KR102021719B1 - Treatment system and method for wastewater containing heavy metal - Google Patents

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민경진
박기영
박계성
배성준
류준희
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건국대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a selective ion separation system for removing heavy metal in wastewater, a controlling method thereof and a production management system. The selective ion separation system to remove heavy metal in wastewater comprises: an electrodialysis process unit which receives wastewater introduced therein, performs electrodialysis for the introduced wastewater to separate the same into concentrated water containing heavy metal and treated water including cyanide, and discharges the same; an electrolytic extraction process unit which receives the inflow of the concentrated water introduced therein and collects heavy metal through electrolytic extraction; an NF filtration process unit which receives the treated water discharged from the electrodialysis process unit and the treated water discharged from the electrolytic extraction process unit introduced therein and discharges the treated water with heavy metal removed therefrom through an NF film filtration and the concentrated water with heavy metal concentrated therein; and an electrooxidation process unit which receives the treated water of the NF filtration process unit introduced therein, and oxidizes and removes cyan compounds and organics in the treated water of the NF filtration process.

Description

폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템, 이의 제어방법, 및 생산관리시스템{Treatment system and method for wastewater containing heavy metal}Selective Ion Separation System for Removing Heavy Metals in Wastewater, Control Method thereof, and Production Control System {Treatment system and method for wastewater containing heavy metal}

본 발명은 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템, 이의 제어방법, 및 생산관리시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 중금속, 시안 등을 포함한 폐수의 처리에 관한 것으로서 전기투석 방법을 이용해 중금속을 농축하여 분리한 후 전해추출 공정으로 보내어 중금속을 추출해 공정의 원료로 회수하며, 전기투석 공정의 처리수와 전해 추출 공정의 처리수는 혼합하여 NF 여과공정으로 이송해 미처리된 중금속을 처리한 후 전기산화 공정으로 이송하여 시안과 잔류하는 유기물 및 미량물질들을 처리하여 공업용수를 생산하는 방법, 이를 제어하는 방법과 시스템의 구성에 관한 것이다.The present invention relates to a selective ion separation system, a control method thereof, and a production management system for removing heavy metals in wastewater. More specifically, the present invention relates to the treatment of wastewater containing heavy metals, cyan and the like, concentrated and separated heavy metals using an electrodialysis method and sent to the electrolytic extraction process to extract the heavy metals to recover the raw material of the process, electrodialysis process Process water and electrolyzed extraction process are mixed and transported to NF filtration process to treat untreated heavy metals and then to electrooxidation process to process cyanide and remaining organics and traces to produce industrial water, It relates to the method of controlling this and the configuration of the system.

도금 폐수는 전기 도금 및 산-알칼리 세정공정 이외에도 도금 전해조, 금속 표면 처리 전해조와 같은 다양한 공정에서 발생한다. 도금 폐수에는 유기물질, 유기 환원제와 질소 뿐만 아니라, 높고/낮은 pH, 구리, 니켈, 크롬, 아연, 질소, 독성 시안 화물을 함유하고 있다.Plating wastewater arises from various processes such as plating electrolyzers, metal surface treatment electrolyzers in addition to electroplating and acid-alkali cleaning processes. Plating wastewater contains high and low pH, copper, nickel, chromium, zinc, nitrogen and toxic cyanide, as well as organics, organic reducing agents and nitrogen.

따라서 중금속이 고농도로 존재하기 때문에 적절하게 처리하지 않으면 생태계를 심각하게 훼손 할 수 있지만 쉽게 처리하기는 어렵다. 도금폐수는 일반적으로 석회 응고, 화학침전, 알칼리-염소산화, 이온교환 및 용매추출 등의 처리방법을 통해 처리하고 있으나, 별도의 추가 처리가 필요하다. 또한 중금속은 화학적 슬러지로 배출되어 공정의 원료로 재활용 할 수 없다.Therefore, heavy metals are present in high concentrations and, if not properly treated, can seriously damage the ecosystem but are difficult to handle. Plating wastewater is generally treated through treatment methods such as lime coagulation, chemical precipitation, alkali-chlorine oxidation, ion exchange and solvent extraction, but additional treatment is required. In addition, heavy metals are discharged as chemical sludge and cannot be recycled as raw materials for the process.

막분리에 기반한 폐수 처리 기술은 시설의 통합을 통해 필요한 부지 뿐만 아니라, 원료, 에너지 및 물의 소비를 절감하며, 폐수 및 화학약품, 고형물 폐기물의 최소화, 자동화 운영으로 인해 운영비의 절감이 가능하다. 또한 중금속을 고농도로 농축하는 것이 가능하여 전해추출 기술과 연계하면 중금속을 최소비용으로 회수하여 산업공정의 원료로 재활용 할 수 있다. Wastewater treatment technology based on membrane separation reduces the consumption of raw materials, energy and water, as well as the required sites through the integration of facilities, and can reduce operating costs due to the minimization of wastewater, chemicals and solid waste and automated operation. In addition, heavy metals can be concentrated at high concentrations, and in conjunction with electrolytic extraction technology, heavy metals can be recovered at minimum cost and recycled as raw materials for industrial processes.

전기 투석 시스템은 전기장의 영향으로 이온 교환막을 통해 용액내 이온을 이동시키는 막분리 과정으로 이온이 최대로 농축된 농축수와 이온이 거의 존재하지 않는 처리수를 생산할 수 있다. 일반적으로 전기투석에서의 이온 분리 효율은 유입 특성에 따른 이온의 구성비, 이온교환막 고유의 특성, 전위차로 인한 전기적 특성, 수력학적 특성, 금속 이온의 물리 화학적 성질, 작동조건에 따라 매우 다르다. The electrodialysis system is a membrane separation process that moves ions in a solution through an ion exchange membrane under the influence of an electric field, thereby producing concentrated water with maximum concentration of ions and treated water with little ions. In general, ion separation efficiency in electrodialysis is very dependent on the composition ratio of ions according to the inflow characteristics, inherent properties of the ion exchange membrane, electrical properties due to the potential difference, hydraulic properties, physicochemical properties of the metal ions, operating conditions.

기존의 많은 연구자들은 혼합물로부터 막을 통해 동일한 전하를 가지는 특별한 이온을 선택적으로 분리하기 위한 다양한 연구들을 수행 하였다. 그러나, 막을 통한 특정 이온의 투과를 위해서 이온 교환막 및 전기 투석 방법의 수정에 관한 많은 연구가 수행되었음에도 불구하고 아직까지 뚜렷한 성과가 없는 실정이다. Many existing researchers have conducted various studies to selectively separate special ions with the same charge through a membrane from a mixture. However, even though many studies on the modification of the ion exchange membrane and the electrodialysis method for permeation of specific ions through the membrane have been conducted, there are no clear results.

대한민국 등록특허 제1598493호Republic of Korea Patent No. 1598493 일본 공개특허 제2016-77954호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-77954 대한민국 공개특허 제2002-0041504호Republic of Korea Patent Publication No. 2002-0041504 대한민국 등록특허 제311951호Republic of Korea Patent No. 311951

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 전기투석과 전기산화, 전해추출, 나노여과 공정의 조합을 이용하여 해결할 수 있고, 기존의 공정은 전기산화공정이후에 나노여과 공정을 설치하였으나, 이 경우에는 전기산화공정에서 중금속이 수산화기와 결합하여 전기산화 공정내에 축적되는 문제와 전기산화공정과 나노여과 공정, 방류수를 위한 pH를 각각 조절하여야 하였으나, 나노여과 공정 이후에 전기산화공정을 운영할 경우, 전기산화공정과 방류수의 pH만 조절하면 되기 때문에 약품비용을 크게 절감할 수 있으며, 특히, 방류수의 pH를 조절하기 위한 약품은 크게 절감할 수 있다. Therefore, the present invention has been made to solve the conventional problems as described above, according to an embodiment of the present invention, can be solved using a combination of electrodialysis and electrooxidation, electrolytic extraction, nanofiltration process, the existing process The nanofiltration process was installed after the electrooxidation process, but in this case, the problem of accumulation of heavy metals in the electrooxidation process by combining with hydroxyl groups in the electrooxidation process, and the pH for the electrooxidation process, the nanofiltration process, and the effluent must be adjusted. However, when the electrooxidation process is operated after the nanofiltration process, only the pH of the electrooxidation process and the effluent water need to be adjusted, and thus the chemical cost can be greatly reduced, and in particular, the chemical for controlling the pH of the effluent water can be greatly reduced. Can be.

기존의 운영시스템은 PLC를 이용하여 제어반에 설치된 터치패널이나 컴퓨터에 프로그래밍된 HMI를 이용하여 시스템의 상태를 실시간으로 모니터링하면서 운영자가 사전에 지정한 pH값에 따라 pH를 제어하거나, 수위계를 이용해 유입이나 유출량을 제어하는 수준에 불과하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 제어방법에 따르면, 기존의 운영시스템 이외에도 생산관리시스템이 연계되어 운영되는 통합운영시스템으로 운영자가 지정한 제어변수들을 이용한 처리시간과 약품 투입량, 인가 전력 등을 제어하여 처리효율은 향상시키고 처리비용은 절감할 뿐만 아니라, 경제적인 원료의 회수와 물의 재이용을 통해 도금 공정의 생산비용을 절감할 수 있는 목적을 달성할 수 있다.Existing operating systems monitor the status of the system in real time using a touch panel installed in the control panel using a PLC or an HMI programmed in a computer, and control the pH according to the pH value specified by the operator, or use an inflow Although only the level of outflow was controlled, according to the control method according to the embodiment of the present invention, the processing time and the chemical input amount using the control variables specified by the operator as an integrated operation system in which the production management system is operated in addition to the existing operation system. In addition, by controlling the applied power and the like, the treatment efficiency can be improved and the treatment cost can be reduced, and the objective of reducing the production cost of the plating process can be achieved through economical recovery of raw materials and reuse of water.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned are clearly to those skilled in the art from the following description. It can be understood.

본 발명의 제1목적은, 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템에 있어서, 폐수가 유입되며, 유입된 폐수를 전기투석하여 중금속이 함유된 농축수와 시안화물을 포함한 처리수로 분리하여 배출시키는 전기투석공정부; 상기 농축수가 유입되어, 전해추출을 통해 중금속을 회수하는 전해추출공정부; 상기 전기투석공정부에서 배출된 처리수와, 상기 전해추출공정부에서 배출된 처리수가 유입되어 NF막여과를 통해 중금속을 제거한 처리수와 중금속이 농축된 농축수를 배출시키는 NF 여과공정부; 및 상기 NF 여과공정부의 처리수가 유입되어, 전기산화공정부에서는 NF 여과공정부의 처리수 내 존재하는 시안화합물과 유기물을 산화시켜 제거하는 전기산화공정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템으로서 달성될 수 있다. The first object of the present invention, in the selective ion separation system for removing heavy metals in the wastewater, the wastewater is introduced, the wastewater is electrodialyzed to separate the concentrated water containing heavy metals and treated water containing cyanide An electrodialysis process unit for discharging; The concentrated water is introduced, the electrolytic extraction process unit for recovering heavy metals through electrolytic extraction; An NF filtration process unit for discharging the treated water discharged from the electrodialysis process unit and the treated water discharged from the electrolytic extraction process unit to remove the treated water and the concentrated water concentrated heavy metals through NF membrane filtration; And an electrooxidation process unit for oxidizing and removing cyanide compounds and organic matter present in the treated water of the NF filtration process unit, in which the treated water of the NF filtration process unit is introduced. It can be achieved as a selective ion separation system for removal.

그리고 상기 전기투석공정부의 전단에 구비되어 부유물질을 제거하는 부유물질 제거공정부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And it may be characterized in that it further comprises a floating material removal process unit is provided at the front end of the electrodialysis process unit to remove the suspended matter.

또한, 상기 전기투석공정부는 처리수조, 농축수조, 전극액조를 포함하며, 전기투석공정부에서 사용되는 전극액 내에는 운전시간이 경과됨에 따라 중금속의 농도가 증가하게 되므로 일정시간 경과 후 농축수와 함께 전해추출공정부으로 이송되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the electrodialysis process unit includes a treatment tank, a concentration tank, an electrode solution tank, the concentration of heavy metals in the electrode solution used in the electrodialysis process unit as the operation time is elapsed, so that the concentrated water and The electrolytic extraction process may be characterized in that it is transferred to.

그리고 전해추출공정부는 중금속의 종류에 따라 직렬로 다단 연결되는 복수로 구성되며, 중금속이 함유된 농축수와 전극액 내에 존재하는 중금속을 회수하기 위해, 회수하고자 하는 중금속의 종류에 따라 pH와 인가 전압의 조정을 통해 중금속을 회수하는 것을 특징으로 할 수 있다. The electrolytic extraction process unit is composed of a plurality of stages connected in series according to the type of heavy metal, in order to recover the concentrated metal containing heavy metal and the heavy metal present in the electrode solution, the pH and applied voltage according to the type of heavy metal to be recovered It may be characterized by recovering the heavy metal through the adjustment of.

또한, NF 여과공정부는 상기 전기투석공정부의 처리수와 상기 전해추출공정부의 처리수가 유입되어, 양이온인 중금속을 제거한 처리수는 상기 전기산화공정부로 이송되고, 중금속이 농축된 농축수는 전기투석공정부 전단의 유입부의 폐수와 혼합되어 상기 전기투석공정부로 재유입되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the NF filtration step portion of the electrodialysis step portion of the treated water and the electrolytic extraction step of the treated water flows in, the treated water to remove the cation heavy metals are transferred to the electro-oxidation process portion, concentrated water concentrated heavy metals are electrodialysis It may be characterized in that it is mixed with the wastewater of the inlet of the front end of the government re-introduced into the electrodialysis process.

그리고 전기산화공정부는 상기 NF 여과공정부의 처리수 내 존재하는 시안화합물과 유기물을 산화시켜 제거하며, 상기 전기산화공정부에서 생산되는 차아염소산은 상기 NF 여과공정부의 NF 여과막을 세정하는데 사용되는 것을 특징으로 할 수 있다. And the electrooxidation process by oxidizing and removing the cyan compound and organic matter present in the treated water of the NF filtration process unit, hypochlorous acid produced in the electro-oxidation process unit is used to clean the NF filtration membrane of the NF filtration process unit. You can do

또한, 전기투석공정부로 유입되는 폐수의 전기전도도를 측정하는 유입수 전기전도도 측정부와, 상기 폐수의 pH를 측정하는 유입수 pH측정부와, 상기 처리수조 내의 전기전도도를 측정하는 처리수조 전기전도도 측정부와, 상기 농축수조 내의 전기전도도를 측정하는 농축수조 전기전도도 측정부와, 상기 전극액조 내의 전기전도도를 측정하는 전극액조 전기전도도 측정부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the influent electrical conductivity measurement unit for measuring the electrical conductivity of the wastewater flowing into the electrodialysis process unit, the influent pH measurement unit for measuring the pH of the wastewater, and the treatment tank electrical conductivity measurement unit for measuring the electrical conductivity in the treatment tank And, it may be characterized in that it comprises a concentration bath electrical conductivity measuring unit for measuring the electrical conductivity in the concentration tank, and an electrode solution tank electrical conductivity measuring unit for measuring the electrical conductivity in the electrode solution tank.

그리고 유입수 전기전도도 측정부와, 상기 유입수 pH측정부와, 상기 처리수조 전기전도도 측정부와 상기 농축수조 전기전도도 측정부와, 상기 전극액조 전기전도도 측정부에서 측정된 값을 기반으로 전기전도도 변화율을 산출하며, 상기 전기전도도 변화율을 기반으로 상기 전기투석공정부의 운전전압을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다. And an electrical conductivity change rate based on values measured by an influent electric conductivity measuring unit, the influent pH measuring unit, the treated tank electric conductivity measuring unit, the concentrated tank electric conductivity measuring unit, and the electrode solution tank electric conductivity measuring unit. And calculating an operating voltage of the electrodialysis process unit based on the electrical conductivity change rate.

또한, 전해추출공정부의 반응조 내의 pH를 측정하는 전해추출공정부 pH측정부와, 상기 전해추출공정부의 반응조 내의 전기전도도를 측정하는 전해추출공정부 전기전도도 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the electrolytic extraction step pH measuring unit for measuring the pH in the reaction tank of the electrolytic extraction step, and the electrolytic extraction step portion electrical conductivity measuring unit for measuring the electrical conductivity in the reaction tank of the electrolytic extraction step may be characterized in that it further comprises. .

그리고 전해추출공정부 전기전도도 측정부의 측정값을 기반으로 전기전도도 변화율을 산출하며 전기전도도 변화율을 이용하여 반응조내의 운전시간을 결정하며, 농축수가 유입되면 전해추출공정부 pH측정부를 통해 pH를 측정하여 적정 pH 범위로 조정하고 전기를 인가하여 중금속을 회수하는 것을 특징으로 할 수 있다. The electrical conductivity change rate is calculated based on the measured value of the electrical conductivity measurement unit of the electrolytic extraction process, and the operating time in the reaction vessel is determined by using the electrical conductivity change rate.When concentrated water is introduced, the pH is measured by the pH measuring unit of the electrolytic extraction process. It may be characterized by recovering the heavy metal by adjusting to an appropriate pH range and applying electricity.

또한, NF 여과공정부의 반응조 내의 pH를 측정하는 NF 여과공정부 pH측정부와, 상기 NF 여과공정부의 반응조 내의 전기전도도를 측정하는 NF 여과공정부 전기전도도 측정부와, 반응조 내의 압력을 측정하는 압력계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the NF filtration process unit pH measuring unit for measuring the pH in the reaction tank of the NF filtration process unit, the NF filtration process unit electrical conductivity measurement unit for measuring the electrical conductivity in the reaction tank of the NF filtration process unit, a pressure gauge for measuring the pressure in the reaction tank It may be characterized in that it further comprises.

그리고 NF 여과공정부 전기전도도 측정부의 측정값을 기반으로 전기전도도 변화율을 산출하며 전기전도도 변화율을 이용하여 반응조 내의 운전시간을 결정하며, NF 여과공정부 pH측정부를 통해 pH를 측정하여 적정 pH 범위로 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다. The electrical conductivity change rate is calculated based on the measured value of the electrical conductivity measurement unit of the NF filtration process unit, and the operating time in the reaction tank is determined using the electrical conductivity change rate. It may be characterized by adjusting.

또한, 전기산화공정부의 반응조 내의 pH를 측정하는 전기산화공정부 pH측정부와, 상기 전기산화공정부의 반응조 내의 전기전도도를 측정하는 전기산화공정부 전기전도도 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The method may further include an electrooxidation process pH measuring unit for measuring pH in the reaction tank of the electrooxidation process unit, and an electroconductivity measurement unit for measuring the electrical conductivity in the reaction tank of the electrooxidation process unit. .

그리고 전기산화공정부 전기전도도 측정부의 측정값을 기반으로 전기전도도 변화율을 산출하며, 전기전도도 변화율을 이용하여 반응조 내의 운전시간을 결정하며, 전기산화공정부로 처리수가 유입되면 pH를 측정하여 적정 pH 범위로 조정하고 전기를 인가하여 시안과 유기물질을 제거하는 것을 특징으로 할 수 있다. The electrical conductivity change rate is calculated based on the measured value of the electrical conductivity measurement unit of the electrooxidation process, the operating time in the reaction vessel is determined using the electrical conductivity change rate, and the pH is measured by measuring the pH when the treated water flows into the electrooxidation process unit. It may be characterized by removing the cyan and organic substances by adjusting to and applying electricity.

본 발명의 제2목적은, 앞서 언급한 제 1목적에 따른 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템의 전기투석공정의 제어방법에 있어서, 유입수 pH측정부를 통해 측정된 폐수의 pH가 설정된 적정범위 내인지를 측정하고, 상기 적정범위 내가 아닌 경우 적정범위가 되도록 pH를 조절하는 단계; 처리수조 내의 전기전도도 변화율이 설정 범위 이내이면 농축수조 내의 전기전도도 변화율이 설정 범위인지 확인하고 범위 이내이면 전극액조 내의 전기전도도 변화율이 설정 범위 이내인지 확인하는 단계; 처리수조, 농축수조, 전극액조의 전극액 전기전도도 변화율이 설정범위 이내이면 인가 전압을 승압하여 운전하는 단계; 및 시간이 경과됨에 따라 전기전도도 변화율이 감소하게 되어 설정 범위 이내로 감소하면 인가 전압을 유지하거나, 감소하여 운전하고, 최종적으로 운전 전압이 최초의 인가 전압에 도달하면 운전을 중지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템의 제어방법으로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention, in the control method of the electrodialysis process of the selective ion separation system for removing heavy metals in the waste water according to the above-mentioned first object, the pH of the waste water measured through the influent pH measurement unit is set Measuring pH within a range and adjusting pH so as to be within an appropriate range if not within the proper range; If the rate of change of conductivity in the treatment tank is within the setting range, checking whether the rate of change of conductivity in the concentration bath is within the setting range and checking whether the rate of change of conductivity in the electrode solution tank is within the setting range; If the rate of change of the electrode liquid electrical conductivity of the treatment tank, the concentration tank, and the electrode solution tank is within the setting range, driving the voltage by increasing the applied voltage; And maintaining the applied voltage when the electrical conductivity change rate decreases as time passes and decreases within the set range, or operates by decreasing the voltage, and finally stopping the operation when the operating voltage reaches the initial applied voltage. It can be achieved as a control method of the selective ion separation system for removing heavy metals in the waste water characterized in that.

본 발명의 제3목적은 앞서 언급한 제 1목적에 따른 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템의 전해추출공정의 제어방법에 있어서, 전기전도도의 변화율이 설정범위 이내이면, pH를 확인하는 제1단계; 상기 pH의 값이 적정 범위 이내이면 운전을 지속하고 적정 범위를 초과하는 경우에는 pH를 조정한 후 운전하는 제2단계; pH가 적정 범위 이내이면 운전을 중지하고 후속 전해추출공정으로 처리수를 이동시키는 제3단계; 및 모든 전해추출공정에 대하여 상기 제1 내지 제3단계를 진행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템의 제어방법으로서 달성될 수 있다. The third object of the present invention is a control method of the electrolytic extraction process of the selective ion separation system for removing heavy metals in the waste water according to the first object mentioned above, if the rate of change of the electrical conductivity is within the set range, to check the pH First step; A second step of continuing the operation if the value of the pH is within an appropriate range and operating after adjusting the pH if the pH is exceeded; a third step of stopping the operation if the pH is within an appropriate range and moving the treated water to a subsequent electrolytic extraction process; And performing the first to third steps with respect to all of the electrolytic extraction processes. It can be achieved as a control method of the selective ion separation system for removing heavy metals in the wastewater.

본 발명의 제4목적은 앞서 언급한 제 1목적에 따른 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템의 NF 여과공정의 제어방법에 있어서, 전기전도도의 변화율이 설정범위 이내이면, pH를 확인하는 단계; 상기 pH의 값이 적정 범위 이내이면 운전을 지속하고 범위를 초과하는 경우에는 pH를 조정한 후 운전하는 단계; 및 상기 pH가 적정 범위 이내이면 운전을 중지하고 후속 전기산화공정부로 처리수를 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템의 제어방법으로서 달성될 수 있다. The fourth object of the present invention is to control the NF filtration process of the selective ion separation system for removing heavy metals in the wastewater according to the first object mentioned above, and if the rate of change of the electrical conductivity is within the setting range, step; Continuing operation when the value of the pH is within an appropriate range, and operating after adjusting the pH when exceeding the range; And stopping the operation if the pH is within an appropriate range and moving the treated water to a subsequent electrooxidation unit. It can be achieved as a control method of the selective ion separation system for removing heavy metals in the wastewater. .

본 발명의 제5목적은 앞서 언급한 제 1목적에 따른 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템의 전기산화공정의 제어방법에 있어서, 전기전도도의 변화율이 설정범위 이내이면, pH를 확인하는 단계; 상기 pH의 값이 적정 범위 이내이면 운전을 지속하고 범위를 초과하는 경우에는 pH를 조정한 후 운전하는 단계; 및 상기 pH가 적정 범위 이내이면 운전을 중지하고 처리수를 처리수조 또는 재이용 공정으로 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템의 제어방법으로서 달성될 수 있다. The fifth object of the present invention is a control method of the electrooxidation process of the selective ion separation system for removing heavy metals in the wastewater according to the first object mentioned above, if the rate of change of the electrical conductivity is within the set range, to check the pH step; Continuing operation when the value of the pH is within an appropriate range, and operating after adjusting the pH when exceeding the range; And stopping the operation if the pH is within an appropriate range and moving the treated water to a treated water tank or a recycling process. The method may be achieved as a control method of a selective ion separation system for removing heavy metals in waste water. have.

본 발명의 실시예에 따르면, 전기투석과 전기산화, 전해추출, 나노여과 공정의 조합을 이용하여 해결할 수 있고, 기존의 공정은 전기산화공정이후에 나노여과 공정을 설치하였으나, 이 경우에는 전기산화공정에서 중금속이 수산화기와 결합하여 전기산화 공정내에 축적되는 문제와 전기산화공정과 나노여과 공정, 방류수를 위한 pH를 각각 조절하여야 하였으나, 나노여과 공정 이후에 전기산화공정을 운영할 경우, 전기산화공정과 방류수의 pH만 조절하면 되기 때문에 약품비용을 크게 절감할 수 있으며, 특히, 방류수의 pH를 조절하기 위한 약품은 크게 절감할 수 있는 효과를 갖는다. According to an embodiment of the present invention, it can be solved by using a combination of electrodialysis and electrooxidation, electrolytic extraction, nanofiltration process, the existing process was installed after the nanofiltration process, but in this case electrooxidation In the process, the heavy metal is combined with hydroxyl group and accumulated in the electrooxidation process, and the pH of the electrooxidation process, the nano filtration process, and the effluent water has to be adjusted, but if the electrooxidation process is operated after the nano filtration process, Since only the pH of the effluent is adjusted, the cost of the drug can be greatly reduced, and in particular, the drug for controlling the pH of the effluent has a significant effect.

기존의 운영시스템은 PLC를 이용하여 제어반에 설치된 터치패널이나 컴퓨터에 프로그래밍된 HMI를 이용하여 시스템의 상태를 실시간으로 모니터링하면서 운영자가 사전에 지정한 pH값에 따라 pH를 제어하거나, 수위계를 이용해 유입이나 유출량을 제어하는 수준에 불과하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 제어방법에 따르면, 기존의 운영시스템 이외에도 생산관리시스템이 연계되어 운영되는 통합운영시스템으로 운영자가 지정한 제어변수들을 이용한 처리시간과 약품 투입량, 인가 전력 등을 제어하여 처리효율은 향상시키고 처리비용은 절감할 뿐만 아니라, 경제적인 원료의 회수와 물의 재이용을 통해 도금 공정의 생산비용을 절감할 수 있는 효과를 갖는다. Existing operating systems monitor the status of the system in real time using a touch panel installed in the control panel using a PLC or an HMI programmed in a computer, and control the pH according to the pH value specified by the operator, or use an inflow Although only the level of outflow was controlled, according to the control method according to the embodiment of the present invention, the processing time and the chemical input amount using the control variables specified by the operator as an integrated operation system in which the production management system is operated in addition to the existing operation system. By controlling the applied power and the like, the treatment efficiency is improved and the treatment cost is reduced, and the production cost of the plating process can be reduced by economical recovery of raw materials and reuse of water.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effect obtained in the present invention is not limited to the above-mentioned effects, other effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 이온분리 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다단 전해추출공정을 나타낸 선택적 이온분리 시스템의 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 이온분리 시스템의 제어를 위한 SCADA 시스템과 생산관리시스템의 개략도,
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 전기투석공정에서의 전기전도도 변화그래프,
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 전기투석공정에서의 중금속 농도 변화그래프,
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 전기투석공정에서의 pH 변화그래프,
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 전기투석공정에서 운전시간에 따른 전기전도도 변화율 그래프,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전기투석공정의 제어방법의 흐름도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전해추출공정에서의 중금속 농도변화그래프,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전해추출공정의 제어방법의 흐름도,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 NF 여과공정의 제어방법의 흐름도,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 전기산화공정의 제어방법의 흐름도,
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 생산관리시스템 프로그램 블록도,
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 표준화방법의 블록도,
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 Watch dog의 블록도를 도시한 것이다.
The following drawings, which are attached to this specification, illustrate exemplary embodiments of the present invention, and together with the detailed description thereof, serve to further understand the technical spirit of the present invention, and thus, the present invention is limited only to the matters described in the drawings. It should not be interpreted.
1 is a block diagram of a selective ion separation system according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is a block diagram of a selective ion separation system showing a multi-stage electrolytic extraction process according to an embodiment of the present invention,
Figure 3 is a schematic diagram of the SCADA system and production management system for the control of the selective ion separation system according to an embodiment of the present invention,
Figures 4a, 4b and 4c is a graph of electrical conductivity change in the electrodialysis process,
5a, 5b and 5c is a graph of change in heavy metal concentration in the electrodialysis process,
6a, 6b and 6c is a graph of pH change in the electrodialysis process,
7a, 7b and 7c are graphs of the conductivity change rate according to the operating time in the electrodialysis process,
8 is a flowchart of a control method of an electrodialysis process according to an embodiment of the present invention;
9 is a heavy metal concentration change graph in the electrolytic extraction process according to an embodiment of the present invention,
10 is a flowchart of a control method of an electrolytic extraction process according to an embodiment of the present invention;
11 is a flow chart of a control method of the NF filtration process according to an embodiment of the present invention,
12 is a flowchart of a control method of an electrooxidation process according to an embodiment of the present invention;
13 is a block diagram of a production management system program according to an embodiment of the present invention;
14 is a block diagram of a data normalization method according to an embodiment of the present invention;
15 is a block diagram of a watch dog according to an embodiment of the present invention.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Objects, other objects, features and advantages of the present invention will be readily understood through the following preferred embodiments associated with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In the present specification, when a component is mentioned to be on another component, it means that it may be formed directly on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, the thickness of the components are exaggerated for the effective description of the technical content.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional and / or plan views, which are ideal exemplary views of the present invention. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content. Therefore, the shape of the exemplary diagram may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include changes in forms generated according to manufacturing processes. For example, the region shown at right angles may be rounded or have a predetermined curvature. Thus, the regions illustrated in the figures have properties, and the shape of the regions illustrated in the figures is intended to illustrate a particular form of region of the device and is not intended to limit the scope of the invention. Although terms such as first and second are used to describe various components in various embodiments of the present specification, these components should not be limited by such terms. These terms are only used to distinguish one component from another. The embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, the words 'comprises' and / or 'comprising' do not exclude the presence or addition of one or more other components.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing the specific embodiments below, various specific details are set forth in order to explain the invention more specifically and to help understand. However, those skilled in the art can understand that the present invention can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that parts of the invention which are commonly known in the description of the invention and which are not highly related to the invention are not described in order to prevent confusion in explaining the invention without cause.

<선택적 이온분리시스템>Selective Ion Separation System

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 선택적 이온분리시스템(1)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 이온분리 시스템(1)의 구성도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다단 전해추출공정을 나타낸 선택적 이온분리 시스템(1)의 구성도를 도시한 것이다. Hereinafter, the configuration and function of the selective ion separation system 1 according to the embodiment of the present invention will be described. First, Figure 1 shows a block diagram of a selective ion separation system 1 according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a selective ion separation system 1 showing a multi-stage electrolytic extraction process according to an embodiment of the present invention The configuration diagram is shown.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 선택적 이온 분리 시스템(1)은 전기투석공정부(10), 전해추출공정부(20), NF 여과공정부(70), 전기산화공정부(80)를 포함하여 구성된다. 중금속이 함유된 폐수는 전기투석공정부(10)로 유입된다. 전기투석공정부(10)의 전단에는 부유물질을 제거하기 위한 막여과 설비와 같은 부유물질 제거공정이 추가로 설치될 수 있다. As shown in Figure 1 and 2, the selective ion separation system 1 according to an embodiment of the present invention is an electrodialysis process unit 10, an electrolytic extraction process unit 20, NF filtration process unit 70, It is configured to include an electrooxidation process unit (80). Waste water containing heavy metal is introduced into the electrodialysis process unit (10). At the front end of the electrodialysis process unit 10, a floating material removing process such as a membrane filtration facility for removing the floating material may be additionally installed.

전기투석공정부(10)로 유입된 폐수는 시안화물을 포함한 처리수와 중금속이 함유된 농축수로 분리되어, 처리수는 NF 여과공정부(70)로 이송되고 농축수는 전해추출공정부(20)로 이송된다. 이때, 전기투석공정부(10)에서 사용되는 전극액 내에는 운전시간이 경과됨에 따라 중금속의 농도가 증가하게 되므로 일정시간 경과 후 농축수와 함께 전해추출공정부(20)으로 이송한다. 전해추출공정부(20)는 중금속이 함유된 농축수와 전극액 내에 존재하는 중금속을 회수하는 장치로 pH와 인가 전압의 조정을 통해 중금속을 회수하게 되는데, 회수하고자 하는 중금속의 종류에 따라 전해추출공정부(20)를 일련의 공정으로 각각 운영하게 된다. Wastewater introduced into the electrodialysis process unit 10 is separated into treated water containing cyanide and concentrated water containing heavy metals, and the treated water is transferred to the NF filtration process unit 70 and the concentrated water is electrolytic extraction process unit ( 20). At this time, since the concentration of heavy metals increases as the operation time passes in the electrode solution used in the electrodialysis process unit 10, the electrolytic extraction process unit 20 is transferred together with the concentrated water after a predetermined time. The electrolytic extraction process unit 20 is a device for recovering heavy metals contained in the concentrated water and the electrode solution containing heavy metals to recover the heavy metals by adjusting the pH and the applied voltage, depending on the type of heavy metals to be recovered. The process unit 20 is each operated in a series of processes.

전해추출공정부(20)의 환원 전극판(cathode) 표면에 부착된 중금속은 일정 시간 간격으로 회수하여 도금 공정의 원료로 사용하거나, 환원 전극판을 전기 도금 공정의 원료로 직접 사용할 수도 있다. 최종 전해추출공정부(20)에서 배출되는 처리수는 NF 여과공정부(70)로 이송된다. The heavy metal attached to the surface of the reduction electrode plate (cathode) of the electrolytic extraction step 20 may be recovered at regular intervals and used as a raw material of the plating process, or the reduction electrode plate may be used directly as a raw material of the electroplating process. The treated water discharged from the final electrolytic extraction step 20 is transferred to the NF filtration step 70.

NF 여과공정부(70)에서는 전기투석공정부(10)의 처리수와 전해추출공정부(20)의 처리수를 혼합하여 처리하게 된다. NF 여과공정부(70)에서는 양이온인 중금속을 제거한 처리수와 중금속이 농축된 농축수를 생산하게 된다. NF 여과공정부(70)의 처리수는 전기 산화공정부(80)로 이송되고 농축수는 유입부의 폐수와 혼합되어 전기투석공정부(10)로 재 유입된다. In the NF filtration process unit 70, the treated water of the electrodialysis process unit 10 and the treated water of the electrolytic extraction process unit 20 are mixed and processed. In the NF filtration process unit 70, the treated water from which the heavy metal is removed and the concentrated water concentrated of the heavy metal are produced. The treated water of the NF filtration process unit 70 is transferred to the electro-oxidation process unit 80 and the concentrated water is mixed with the wastewater of the inlet unit and flowed back into the electrodialysis process unit 10.

전기산화공정부(80)에서는 NF 여과공정부(70)의 처리수 내 존재하는 시안화합물과 유기물 등을 산화시켜 제거하게 된다. 이때 전기산화공정부(80)에서 생산되는 차아염소산은 NF 여과막을 세정하는데 사용할 경우, 막의 파울링을 효과적으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 처리성능의 안정성 향상, 세정주기 증가, 세정비용을 절감할 수 있다. In the electrooxidation process unit 80, the cyan compound, organic matter, and the like present in the treated water of the NF filtration process unit 70 are oxidized and removed. At this time, the hypochlorous acid produced by the electrooxidation process unit 80 can effectively control the fouling of the membrane when used to clean the NF filtration membrane, as well as improve the stability of processing performance, increase the cleaning cycle, and reduce the cleaning cost. have.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선택적 이온분리 시스템(1)의 제어를 위한 SCADA 시스템과 생산관리시스템의 개략도를 도시한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 선택적 이온 분리 시스템(1)의 제어는 PLC를 이용한 SCADA 시스템과 운영자가 지정한 제어변수들을 이용하여 자동으로 처리시간과 약품 투입량, 인가 전력 등을 제어하는 생산관리시스템을 이용하여 제어한다. 3 shows a schematic diagram of a SCADA system and a production management system for controlling the selective ion separation system 1 according to an embodiment of the present invention. Control of the selective ion separation system (1) according to an embodiment of the present invention uses a SCADA system using a PLC and a production management system that automatically controls the processing time, chemical input, applied power, etc. using control parameters specified by the operator To control.

PLC 기반의 SCADA 시스템은 현재의 제어 set-point에 따른 기기의 작동여부와 현장에 설치된 계측기 값을 실시간으로 제공하며, 생산관리시스템은 계측기 값을 실시간으로 모니터링하고 계측기 값을 분석해 운영자가 설정한 범위에 도달하면 새로운 set-point를 SCADA 시스템에 자동으로 전송하여 새로운 제어 set-point를 통해 전체 공정이 운영될 수 있도록 하는 역할을 수행하는 것으로 운영자의 숙련도에 따른 차이를 최소하고 24시간 무인 운전, 약품비 절감, 반응시간 단축, 중금속의 회수 비용 절감 등을 통해 중금속을 경제적으로 회수하는데 기여하게 된다. The PLC-based SCADA system provides real-time operation of the instrument according to the current control set-point and the value of the instrument installed in the field, and the production management system monitors the value of the instrument in real time and analyzes the value of the instrument to set the range. The new set-point is automatically transferred to the SCADA system when it is reached, so that the whole process can be operated through the new control set-point, which minimizes the difference according to the operator's skill level and operates 24 hours for unattended operation and chemical cost. It contributes to the economic recovery of heavy metals by reducing, reducing the reaction time and reducing the recovery cost of heavy metals.

<제어방법><Control method>

도 4a, 도 4b 및 도 4c는 전기투석공정에서의 전기전도도 변화그래프를 도시한 것이다. 그리고 도 5a, 도 5b 및 도 5c는 전기투석공정에서의 중금속 농도 변화그래프를 도시한 것이다. 4A, 4B and 4C show graphs of change in conductivity in the electrodialysis process. 5A, 5B, and 5C show graphs of changes in heavy metal concentrations in the electrodialysis process.

전기투석공정부(10)에서의 전기전도도 변화를 나타낸 도 4를 살펴보면, 희석조(처리수)내의 전기전도도(도 4a)는 운전시간이 경과함에 따라 중금속 이온들이 농축조로 이동되어 전기전도도가 감소하게 되는 반면에 농축조(도 4b)는 희석조 내의 중금속 이온들이 이동함에 따라 전기전도도가 증가하게 된다. 또한 전극액조(도 4c) 내의 전기전도도는 농축조와 희석조 내 중금속 이온들이 농도 확산에 의해 이동하여 증가하게 된다. 이러한 이온의 이동현상은 도 5a, 도 5b, 도 5c를 통해 확인할 수 있다.Referring to Figure 4 showing the electrical conductivity change in the electrodialysis process unit 10, the electrical conductivity in the dilution tank (treated water) (Fig. 4a) is a heavy metal ions are moved to the concentration tank as the operation time elapses, the electrical conductivity is reduced. On the other hand, the concentration tank (Fig. 4b) is the electrical conductivity is increased as the heavy metal ions in the dilution tank is moved. In addition, the electrical conductivity in the electrode solution tank (Fig. 4c) is increased by the concentration diffusion of heavy metal ions in the concentration tank and dilution tank. The movement of these ions can be confirmed through FIGS. 5A, 5B and 5C.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 전기투석공정부(10)에서의 pH 변화그래프를 도시한 것이다. 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 전기투석공정부(10)에서의 pH 변화를 살펴보면, 희석조(처리수) 내의 pH는 운전시간이 경과함에 따라 증가하게 된다. 이는 이온 교환막 표면에서의 이온들이 모두 이온 교환막 내부로 이동하게 되면 이온 교환막 표면에서의 이온 물질들이 순간적으로 존재하지 않기 때문에 물의 분극현상(polarization)에 발생하기 때문이다. 6A, 6B, and 6C show graphs of pH change in the electrodialysis process unit 10. As shown in Figure 6a to Figure 6c, looking at the pH change in the electrodialysis process unit 10, the pH in the dilution tank (treated water) is increased as the operation time elapses. This is because when all ions on the surface of the ion exchange membrane move inside the ion exchange membrane, ionic materials on the surface of the ion exchange membrane are instantaneously present in the polarization of water.

수소이온(H+)은 1가 이온이며, 크기가 작기 때문에 양이온 교환막내로 빠르게 이동된 후 농축조로 이동하게 된다. 이로 인해 농축조의 pH는 감소하고 희석조의 pH는 증가하게 된다. 또한 전극액조의 경우에도 시간이 경과함에 따라 pH의 차이에 의한 확산으로 인해 pH가 감소하게 된다. 일정시간이 경과하게 되면 희석조의 pH는 약간 증가하는 경향을 나타내고 농축조의 pH도 약간 증가하는 경향, 농축조는 약간 감소하는 경향을 나타내게 된다. Hydrogen ions (H + ) are monovalent ions, and because of their small size, are rapidly moved into the cation exchange membrane and then to the concentration tank. This reduces the pH of the concentration bath and increases the pH of the dilution bath. In addition, even in the case of the electrode liquid bath, the pH is reduced due to the diffusion by the difference in pH over time. After a certain time, the pH of the dilution tank tends to increase slightly, the pH of the concentrate tank also increases slightly, and the concentration tank tends to decrease slightly.

이는 이동 시키고자 하는 이온의 농도가 낮아짐에 따라 물의 분극현상이 더 많이 발생하지만 전하균형과 농도차에 의한 확산, 전기삼투로 인한 각 조에서의 수량의 변화에 기인한다. 그러나 이러한 변화는 실험조건에 따라 상이하게 달라질 수 있다.This is caused by more polarization of water as the concentration of ions to be transferred is lowered, but it is due to the change of quantity in each tank due to charge balance, diffusion by concentration difference, and electroosmosis. However, these changes may vary depending on the experimental conditions.

따라서 전기투석공정부(10)를 안정적으로 운영하기 위해서는 유입수와 처리수, 농축수, 전극액조 내에 중금속을 측정할 수 있는 계측기를 포함한 다양한 수질계측기를 설치하여 운영하여야 하나, 초기투자비와 유지관리비가 많이 소요되는 문제가 있다. 따라서 보다 경제적인 방법으로 운전하기 위해서는 각 반응조내의 전기전도도를 이용하여 제어하는 것이 바람직하다. Therefore, in order to operate the electrodialysis process unit 10 stably, it is necessary to install and operate various water quality measuring instruments including measuring instruments for measuring heavy metals in influent and treated water, concentrated water, and electrode solution tanks. There is a lot of trouble. Therefore, in order to operate in a more economical manner, it is preferable to control by using the electrical conductivity in each reaction tank.

일반적인 전기전도도의 제어방법은 전기전도도의 하한을 설정하여 하한값에 도달하면 운전을 중지하는 방법을 적용하지만, 이는 유입수내의 농도에 따라 운전시간에 큰 차이를 나타내게 되며, 운영비용을 증가시키고 전기전도도 계측기의 고장이 발생하는 경우에는 처리성능을 급격히 감소시킬 수 있다. 따라서 이를 해결하기 위한 방법으로는 각 반응조내의 전기전도도를 이용하여 시간에 따른 변화율을 이용하는 것이 타당하다. 아래 수학식 1 에 전기전도도의 변화율을 제시하였다.In general, the method of controlling conductivity is applied by setting the lower limit of the conductivity and stopping the operation when the lower limit is reached, but this shows a big difference in operating time according to the concentration in the influent, increasing the operating cost and measuring the conductivity meter. In case of failure, the processing performance can be drastically reduced. Therefore, it is reasonable to use the rate of change over time by using the electrical conductivity in each reactor as a method for solving this. Equation 1 below shows the change rate of the electrical conductivity.

[수학식 1][Equation 1]

lnCt= lnC0 - kt lnC t = lnC 0 -kt

여기서 k는 1 차 속도 상수이고, C0 및 Ct는 실험 초기의 유입수 전기전도도와 시간 t에서의 전기전도도를 나타낸다. 도 7a, 도 7b 및 도 7c는 전기투석공정에서 운전시간에 따른 전기전도도 변화율 그래프를 도시한 것이다. Where k is the primary rate constant and C 0 and C t represent the influent electrical conductivity at the beginning of the experiment and the electrical conductivity at time t. 7A, 7B and 7C show graphs of change in conductivity according to operation time in an electrodialysis process.

수학식 1에 따라 도 4a,b,c를 계산하여 도식하면 도 7a, 도 7b, 도7c과 같다. 도 7a, 도 7b, 도 7c를 살펴보면, 처리수조, 농축액조, 전극액조에서의 전기전도도의 변곡점이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 특히, 처리수조에서의 전기전도도 변곡점은 중금속의 이동속도가 감소하는 것을 의미하는 것으로 변곡점 이후에도 기존과 동일하게 운전할 경우, 전기효율의 감소로 인해 경제성이 감소하게 된다. 따라서 변곡점 이후로는 경제성을 확보하기 위해서는 운전을 종료하거나, 다음의 전기투석 공정으로 이동시키는 방법, 유속의 증가, 인가 전압의 감소와 같은 다양한 방법을 적용할 필요가 있다. 4A, 7B, and 7C are calculated and illustrated in accordance with Equation 1 below. Looking at Figures 7a, 7b, 7c, it can be seen that the inflection point of the electrical conductivity occurs in the treatment bath, the concentration bath, the electrode solution bath. In particular, the electrical conductivity inflection point in the treatment tank means that the moving speed of the heavy metal is reduced. If the operation is the same as before even after the inflection point, the economic efficiency decreases due to the decrease in electrical efficiency. Therefore, after the inflection point, in order to secure economic feasibility, it is necessary to apply various methods such as the end of the operation, the movement to the next electrodialysis process, the increase of the flow rate, and the decrease of the applied voltage.

그러나 운전을 종료하게 되면 농축수내의 농도가 낮아져 후속 전해추출공정부(20)에서의 중금속 회수량이 감소하고 NF 여과공정부(70)에서의 유입 농도는 증가하여 운전시간이 증가해 경제성이 감소하게 된다. 다음의 전기투석공정부(10)로 이동시키는 경우에는 설비가 추가됨에 따라 초기투자비와 유지관리비가 증가하게 되고 유속을 증가시키는 경우에도 펌프의 동력비가 증가하게 된다. However, when the operation is terminated, the concentration in the concentrated water is lowered, and the heavy metal recovery amount in the subsequent electrolytic extraction process unit 20 decreases, and the inflow concentration in the NF filtration process unit 70 increases, thereby increasing the operating time, thereby decreasing economic efficiency. Done. In the case of moving to the next electrodialysis process unit 10, as the equipment is added, the initial investment cost and maintenance cost increases, and the power cost of the pump increases even if the flow rate is increased.

따라서 가장 안정하면서도 효과적인 방법은 운전전압을 낮추는 방법이다. 그러나 운전전압을 무작정 낮추게 되면 운전시간이 증가하게 되므로 적정하게 제어되어야만 한다. 따라서 효과적으로 제어하기 위해서는 아래의 도 8과 같은 제어로직을 이용해야만 한다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전기투석공정의 제어방법의 흐름도를 도시한 것이다. Therefore, the most stable and effective method is to lower the operating voltage. However, if the operation voltage is lowered inadvertently, the operation time increases, so it must be properly controlled. Therefore, in order to control effectively, the control logic shown in FIG. 8 must be used. 8 shows a flowchart of a control method of an electrodialysis process according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템(1)은, 전기투석공정부(10)로 유입되는 폐수의 전기전도도를 측정하는 유입수 전기전도도 측정부(2)와, 폐수의 pH를 측정하는 유입수 pH측정부(3)와, 처리수조(11) 내의 전기전도도를 측정하는 처리수조 전기전도도 측정부(12)와, 농축수조(13) 내의 전기전도도를 측정하는 농축수조 전기전도도 측정부(14)와, 전극액조(15) 내의 전기전도도를 측정하는 전극액조 전기전도도 측정부(16)를 포함하는 것을 알 수 있다. 그리고 유입수 전기전도도 측정부(2)와, 유입수 pH측정부(3)와, 처리수조 전기전도도 측정부(12)와 농축수조 전기전도도 측정부(14)와, 전극액조 전기전도도 측정부(16)에서 측정된 값을 기반으로 전기전도도 변화율을 산출하며, 전기전도도 변화율을 기반으로 전기투석공정부(10)의 운전전압을 조절한다. 1 and 2, the selective ion separation system 1 for removing heavy metals in the wastewater according to an embodiment of the present invention, the electrical conductivity of the wastewater flowing into the electrodialysis process unit 10 Influent water conductivity measurement unit 2, an influent pH measurement unit 3 for measuring the pH of the wastewater, a treatment tank electric conductivity measurement unit 12 for measuring the electrical conductivity in the treatment tank 11, and a concentrated tank It can be seen that it includes a concentrated tank electric conductivity measuring unit 14 for measuring the electrical conductivity in (13), and an electrode liquid tank electrical conductivity measuring unit 16 for measuring the electrical conductivity in the electrode liquid tank 15. The influent water conductivity measuring unit 2, the influent pH measuring unit 3, the treatment tank electric conductivity measuring unit 12, the concentrated tank electric conductivity measuring unit 14, and the electrode solution tank electric conductivity measuring unit 16 The electrical conductivity change rate is calculated based on the measured value, and the operating voltage of the electrodialysis process unit 10 is adjusted based on the electrical conductivity change rate.

폐수가 유입되면 pH를 측정하여 중금속이 수산화물을 형성하지 않도록 적정 수준으로 낮추거나, 너무 낮은 pH는 이온교환막을 손상시킬 수 있으므로 적정 수준으로 증가시켜야 한다. pH의 적정수준은 제거하고자 하는 중금속과 설치 현장에 따라 달라질 수 있다. 운전자는 운전개시의 적정 전압을 결정해 주면 생산관리시스템에서는 전기전도도를 연속적으로 모니터링 하면서 일정시간 간격으로 변화율을 계산한다. If wastewater is introduced, the pH should be measured to reduce the heavy metals to an appropriate level so that they do not form hydroxides, or too low pH may damage the ion exchange membranes and increase to an appropriate level. The appropriate level of pH may vary depending on the heavy metals to be removed and the site of installation. When the driver decides the proper voltage at the start of operation, the production management system continuously monitors the conductivity and calculates the rate of change at regular intervals.

처리수의 전기전도도 변화율이 설정 범위 이내이면 농축수내의 전기전도도 변화율이 설정 범위인지 확인하고 범위 이내이면 전극액의 변화율이 설정 범위 이내인지 확인한다. 각 반응조의 전극액 변화율이 설정범위 이내이면 인가 전압을 승압하여 운전하는데, 이는 운전자가 결정할 수 있으며, 현장여건에 따라 지정할 수도 있다. 시간이 경과됨에 따라 변화율이 감소하게 되어 설정 범위 이내로 감소하면 인가 전압을 유지하거나, 감소하여 운전하고 최종적으로 운전 전압이 최초의 인가 전압에 도달하면 운전을 중지토록 한다. If the electrical conductivity change rate of the treated water is within the setting range, check whether the electrical conductivity change rate in the concentrated water is within the setting range, and if it is within the range, check whether the change rate of the electrode liquid is within the setting range. If the rate of change of the electrode solution of each reactor is within the set range, the voltage is increased and operated, which can be determined by the driver and can be specified according to the site conditions. As time elapses, the rate of change decreases, and if the value falls within the set range, the applied voltage is maintained or reduced, and the operation is finally stopped. When the operating voltage finally reaches the first applied voltage, the operation is stopped.

이때 운전의 중지는 운전자의 경험과 현장 여건에 따라 다르게 운전될 수 있다. 이후 처리수는 NF 여과공정부(70)로 이송되고 농축액과 전극액은 수위가 목표값에 설정하였거나, 전기전도도가 목표값에 도달하게 되면 전해추출공정부(20)로 이송되게 된다. 이 경우, 각 반응조내의 전기전도도 계측기중 일부에서 고장이 발생하더라도 다른 계측기 값들을 이용하여 제어할 수 있기 때문에 안정적으로 운전 할 수 있다. 만일 전기전도도 계측기가 모두 고장나는 경우에는 지정된 운전시간으로 운영하게 된다. 만일, 유입수의 농도가 매우 낮은 경우에는 전기전도도의 하한값을 이용하여 공정을 운영할 수도 있다. At this time, the stop of driving may be driven differently according to the driver's experience and site conditions. Thereafter, the treated water is transferred to the NF filtration process unit 70, and the concentrate and the electrode solution are transferred to the electrolytic extraction process unit 20 when the water level is set at the target value or the electrical conductivity reaches the target value. In this case, even if a failure occurs in some of the conductivity meters in each reactor, it is possible to operate stably because it can be controlled using other instrument values. If all conductivity meters fail, the unit will operate at the specified operating time. If the concentration of influent is very low, the process may be operated using the lower limit of the conductivity.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전해추출공정에서의 중금속 농도변화그래프를 도시한 것이다. 즉 도 9는 농축수와 전극액이 이동하는 전해추출공정부(20)에서의 중금속 농도변화를 나타낸 것이다. 특히, 구리와 니켈이 함유된 폐수의 경우, 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, pH와 인가전압을 변경시키면 혼합 폐수에서 각각의 중금속을 개별적으로 회수할 수 있다. 그러나 단일 반응조에서 회수할 경우, 환원전극(cathode)을 교체해야 하기 때문에 후속 전해추출공정부(20)로 처리수를 이동시키는 것이 운전의 편의성과 회수량 극대화 시키는데 바람직할 것이다. 후속 전해추출공정부(20)는 회수하고자 하는 중금속의 종류와 동일한 공정수로 운영되는 것이 가장 이상적일 것이다. 9 is a graph showing the concentration change of heavy metals in the electrolytic extraction process according to an embodiment of the present invention. That is, Figure 9 shows a change in the concentration of heavy metals in the electrolytic extraction step 20 to move the concentrated water and the electrode solution. In particular, in the case of wastewater containing copper and nickel, as shown in Figure 9, by changing the pH and applied voltage it is possible to recover each heavy metal separately from the mixed wastewater. However, in the case of recovery in a single reaction tank, it is desirable to move the treated water to the subsequent electrolytic extraction step 20 because it needs to replace the cathode (cathode) to maximize the convenience and recovery of the operation. The subsequent electrolytic extraction unit 20 would be ideally operated with the same number of processes as the type of heavy metal to be recovered.

전해추출공정부(20)를 안정적으로 운영하기 위해서는 반응조내에 중금속을 측정할 수 있는 계측기를 설치하여 운영하여야 하나, 초기투자비와 유지관리비가 많이 소요되는 문제가 있다. In order to operate the electrolytic extraction process unit 20 stably, a measuring instrument capable of measuring heavy metals must be installed and operated in the reaction tank, but there is a problem in that the initial investment cost and the maintenance cost are high.

따라서 보다 경제적인 방법으로 운영하기 위해서는 앞서 제시되었던 수학식 1과 같이 반응조내의 전기전도도 변화율을 이용하여 각 반응조내의 운전시간을 결정하는 것이 가장 이상적일 것이다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전해추출공정의 제어방법의 흐름도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전해추출공정부(20)의 반응조 내의 pH를 측정하는 전해추출공정부 pH측정부(22)와, 전해추출공정부(20)의 반응조 내의 전기전도도를 측정하는 전해추출공정부 전기전도도 측정부(21)를 포함함을 알 수 있다. 그리고 전해추출공정부 전기전도도 측정부(21)의 측정값을 기반으로 전기전도도 변화율을 산출하며 전기전도도 변화율을 이용하여 반응조내의 운전시간을 결정하며, 농축수가 유입되면 전해추출공정부 pH측정부(22)를 통해 pH를 측정하여 적정 pH 범위로 조정하고 전기를 인가하여 중금속을 회수하게 된다. Therefore, in order to operate in a more economical manner, it would be ideal to determine the operating time in each reactor by using the electrical conductivity change rate in the reactor as shown in Equation 1 above. 10 is a flowchart illustrating a control method of an electrolytic extraction process according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an electrolytic extraction step pH measuring unit 22 for measuring the pH in the reaction tank of the electrolytic extraction step 20, and an electrolysis measuring electric conductivity in the reaction tank of the electrolytic extraction step 20. It can be seen that the extraction process unit includes an electrical conductivity measurement unit 21. Then, the electrical conductivity change rate is calculated based on the measured value of the electrical conductivity measurement unit 21, and the operating time in the reaction tank is determined using the electrical conductivity change rate. 22), the pH is measured, adjusted to an appropriate pH range, and the heavy metal is recovered by applying electricity.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 중금속의 종류별 회수를 위해 #1전해추출공정부(30), #2전해추출공정부(40), …, #n전해추출공정부(50)가 직렬로 설치되는 경우, #1전해추출공정부(30)의 반응조 내의 pH를 측정하는 #1전해추출공정부 pH측정부(32)와, #1전해추출공정부(30)의 반응조 내의 전기전도도를 측정하는 #1전해추출공정부 전기전도도 측정부(31)를 포함하며, #2전해추출공정부(40)의 반응조 내의 pH를 측정하는 #2전해추출공정부 pH측정부(42)와, #2전해추출공정부(40)의 반응조 내의 전기전도도를 측정하는 #2전해추출공정부 전기전도도 측정부(41)를 포함하며, #n전해추출공정부(50)의 반응조 내의 pH를 측정하는 #n전해추출공정부 pH측정부(52)와, #n전해추출공정부(50)의 반응조 내의 전기전도도를 측정하는 #n전해추출공정부 전기전도도 측정부(51)를 포함함을 알 수 있다. In addition, as shown in Figure 2, the # 1 electrolytic extraction process unit 30, # 2 electrolytic extraction process unit 40, ... for the recovery by type of heavy metal. , when the #n electrolytic extraction step 50 is installed in series, the # 1 electrolytic extraction step pH measuring unit 32 and # 1 electrolysis to measure the pH in the reaction tank of the # 1 electrolytic extraction step 30 # 1 electrolytic extraction process unit for measuring the electrical conductivity in the reaction tank of the extraction process unit 30, the electrical conductivity measuring unit 31, and # 2 electrolyte for measuring the pH in the reaction tank of the # 2 electrolytic extraction process unit 40 Extraction process unit pH measurement unit 42, # 2 electrolytic extraction process unit electrical conductivity measurement unit 41 for measuring the electrical conductivity in the reaction tank of the # 2 electrolytic extraction process unit 40, the #n electrolytic extraction hole #N electrolytic extraction process unit pH measuring unit 52 for measuring the pH in the reaction tank of the government unit 50, #n electrolytic extraction process unit electrical conductivity for measuring the electrical conductivity in the reaction tank of the #n electrolytic extraction process unit 50 It can be seen that the measurement unit 51 is included.

도 2의 전해추출공정 #1(30)로 폐수가 유입되면 pH를 측정하여 적정 pH 범위로 조정하고 전기를 인가하여 중금속을 회수하게 된다. 전기전도도는 운전시간이 경과함에 따라 감소하게 되므로 일정시간 간격으로 수학식 1에 따라 변화율을 계산 한다. When wastewater flows into the electrolytic extraction process # 1 (30) of FIG. 2, the pH is measured, adjusted to an appropriate pH range, and the heavy metal is recovered by applying electricity. Since the conductivity decreases as the operation time elapses, the change rate is calculated according to Equation 1 at regular intervals.

전기전도도의 변화율이 설정범위 이내이면, pH를 확인하여 pH의 값이 적정 범위이내이면 운전을 지속하고 범위를 초과하는 경우에는 pH를 조정한 후 운전하나, pH가 적정 범위이내이면 운전을 중지하고 후속 전해추출공정 #2로 처리수를 이동시킨다. 이러한 일련의 공정은 모든 전해추출 공정부에서 동일하게 수행되며, 운영자는 전기전도도와 pH의 범위를 설정할 수 있다. If the rate of change of electric conductivity is within the setting range, check the pH and continue operation if the value of pH is within the appropriate range, and operate after adjusting the pH if it exceeds the range, but stop the operation if the pH is within the proper range. The treated water is transferred to the subsequent electrolytic extraction process # 2. This series of processes is performed identically in all electrolytic extraction processes, and the operator can set the range of electrical conductivity and pH.

또한 전기전도도 계측기가 고장나는 경우에는 pH의 변화율로써 제어하게 되고 전기전도도 계측기와 pH계측기가 모두 고장나는 경우에는 지정된 운전시간으로 운영하게 된다. 마지막 전해추출공정 #n의 운전이 종료하면 처리수는 NF 여과공정부(70)로 이동하게 된다. 운영자는 각 전해추출공정부의 환원전극에 부착된 중금속을 회수하거나 환원전극 자체를 중금속의 원료로 사용토록 한다. 만일, 유입수의 농도가 매우 낮은 경우에는 전기전도도의 하한값을 이용하여 공정을 운영할 수도 있다. In addition, when the conductivity meter fails, it is controlled by the rate of change of pH, and when both the conductivity meter and the pH meter fail, the operation time is specified. When the operation of the last electrolytic extraction step #n is finished, the treated water is moved to the NF filtration step 70. The operator may recover the heavy metal attached to the cathode of each electrolytic extraction process or use the cathode as a raw material of heavy metal. If the concentration of influent is very low, the process may be operated using the lower limit of the conductivity.

NF 여과공정부(70)를 안정적으로 운영하기 위해서는 반응조내에 중금속을 측정할 수 있는 계측기를 설치하여 운영하여야 하나, 초기투자비와 유지관리비가 많이 소요되는 문제가 있다. 따라서 보다 경제적인 방법으로 운영하기 위해서는 앞서 제시되었던 수학식 1과 같이 반응조내의 전기전도도 변화율을 이용하여 각 반응조내의 운전시간을 결정하는 것이 가장 이상적일 것이다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 NF 여과공정의 제어방법의 흐름도를 도시한 것이다. 그리고 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, NF 여과공정부(70)로 유입되는 처리수의 전기전도도를 측정하는 처리수 전기전도도 측정부(61), pH를 측정하는 처리수 pH 측정부(62)를 포함하며, NF 여과공정부(70)의 반응조 내의 pH를 측정하는 NF 여과공정부 pH측정부(72)와, NF 여과공정부(70)의 반응조 내의 전기전도도를 측정하는 NF 여과공정부 전기전도도 측정부(71)와, 반응조 내의 압력을 측정하는 압력계(73)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다. 그리고 NF 여과공정부 전기전도도 측정부(71)의 측정값을 기반으로 전기전도도 변화율을 산출하며 전기전도도 변화율을 이용하여 반응조 내의 운전시간을 결정하며, NF 여과공정부 pH측정부(72)를 통해 pH를 측정하여 적정 pH 범위로 조정하게 된다. In order to stably operate the NF filtration process unit 70, but must be installed and operated to measure the heavy metal in the reaction tank, there is a problem that takes a lot of initial investment and maintenance costs. Therefore, in order to operate in a more economical manner, it would be ideal to determine the operating time in each reactor by using the electrical conductivity change rate in the reactor as shown in Equation 1 above. 11 is a flowchart illustrating a control method of an NF filtration process according to an embodiment of the present invention. 1 and 2, the treated water conductivity measuring unit 61 for measuring the electrical conductivity of the treated water flowing into the NF filtration process unit 70, the treated water pH measuring unit for measuring the pH ( NF filtration process unit pH measurement unit 72 for measuring the pH in the reaction tank of the NF filtration process unit 70, and NF filtration hole for measuring the electrical conductivity in the reaction tank of the NF filtration process unit 70; It can be seen that it comprises a government electrical conductivity measurement unit 71, and a pressure gauge 73 for measuring the pressure in the reaction tank. Then, the electrical conductivity change rate is calculated based on the measured value of the electrical conductivity measurement unit 71 of the NF filtration process unit, and the operating time in the reaction tank is determined using the electrical conductivity change rate, and through the pH measurement unit 72 of the NF filtration process unit. The pH is measured and adjusted to the appropriate pH range.

NF 여과공정부(70)로 폐수가 유입되면 pH를 측정하여 적정 pH 범위로 조정하게 된다. 전기전도도는 운전시간이 경과함에 따라 감소하게 되므로 일정시간 간격으로 수학식 1 에 따라 변화율을 계산한다. 전기전도도의 변화율이 설정범위 이내이면, pH를 확인하여 pH의 값이 적정 범위이내이면 운전을 지속하고 범위를 초과하는 경우에는 pH를 조정한 후 운전하나, pH가 적정 범위이내이면 운전을 중지하고 후속 전기산화공정으로 처리수를 이동시킨다. When wastewater flows into the NF filtration process unit 70, the pH is measured and adjusted to an appropriate pH range. Since the conductivity decreases as the operation time elapses, the change rate is calculated according to Equation 1 at regular intervals. If the rate of change of electric conductivity is within the setting range, check the pH and continue operation if the value of pH is within the appropriate range, and operate after adjusting the pH if it exceeds the range, but stop the operation if the pH is within the proper range. The treated water is transferred to a subsequent electrooxidation process.

전기전도도 계측기가 고장나는 경우에는 pH의 변화율로써 제어하게 되고 전기전도도 계측기와 pH계측기가 모두 고장나는 경우에는 지정된 운전시간으로 운영하게 된다. 만일, 유입수의 농도가 매우 낮은 경우에는 전기전도도의 하한값을 이용하여 공정을 운영할 수도 있다. If the conductivity meter fails, it is controlled by the rate of change of pH. If both the conductivity meter and the pH meter fail, the operation time is specified. If the concentration of influent is very low, the process may be operated using the lower limit of the conductivity.

전기산화공정부(80)를 안정적으로 운영하기 위해서는 반응조내에 시안(CN)과 유기물질 등을 측정할 수 있는 계측기를 설치하여 운영하여야 하나, 초기투자비와 유지관리비가 많이 소요되는 문제가 있다. 따라서 보다 경제적인 방법으로 운영하기 위해서는 앞서 제시되었던 수학식 1 과 같이 반응조내의 전기전도도 변화율을 이용하여 각 반응조내의 운전시간을 결정하는 것이 가장 이상적일 것이다. 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 전기산화공정의 제어방법의 흐름도를 도시한 것이다. 또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전기산화공정부(80)의 반응조 내의 pH를 측정하는 전기산화공정부 pH측정부(82)와, 전기산화공정부(80)의 반응조 내의 전기전도도를 측정하는 전기산화공정부 전기전도도 측정부(81)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다. 그리고 전기산화공정부 전기전도도 측정부(81)의 측정값을 기반으로 전기전도도 변화율을 산출하며, 전기전도도 변화율을 이용하여 반응조 내의 운전시간을 결정하며, 전기산화공정부(80)로 처리수가 유입되면 pH를 측정하여 적정 pH 범위로 조정하고 전기를 인가하여 시안과 유기물질을 제거하게 된다. In order to operate the electro-oxidation process unit 80 stably, a measuring instrument capable of measuring cyanide (CN) and organic substances, etc. must be installed and operated in the reaction tank, but there is a problem in that initial investment and maintenance costs are required. Therefore, in order to operate in a more economical manner, it would be ideal to determine the operating time in each reactor by using the electrical conductivity change rate in the reactor as shown in Equation 1 above. 12 is a flowchart illustrating a control method of an electrooxidation process according to an exemplary embodiment of the present invention. In addition, as shown in Figures 1 and 2, the electrochemical oxidation step pH measuring unit 82 for measuring the pH in the reaction tank of the electro-oxidation process unit 80, and the electricity in the reaction tank of the electro-oxidation process unit 80 It can be seen that the electrochemical process unit for measuring the conductivity is configured to include an electrical conductivity measuring unit 81. Then, the electrical conductivity change rate is calculated based on the measured value of the electrical conductivity measuring unit 81, the electrical conductivity change rate is used to determine the operating time in the reactor, and the treated water flows into the electrooxidation process unit 80. When the pH is measured to adjust to the appropriate pH range and applying electricity to remove the cyan and organic matter.

전기산화공정부(80)로 폐수가 유입되면 pH를 측정하여 적정 pH 범위로 조정하고 전기를 인가하여 시안과 유기물질등을 제거하게 된다. 전기전도도는 운전시간이 경과함에 따라 감소하게 되므로 일정시간 간격으로 수학식 1 에 따라 변화율을 계산 한다. 전기전도도의 변화율이 설정범위 이내이면, pH를 확인하여 pH의 값이 적정 범위이내이면 운전을 지속하고 범위를 초과하는 경우에는 pH를 조정한 후 운전하나, pH가 적정 범위이내이면 운전을 중지하고 처리수를 처리수조나 공정으로 이동시킨다. 전기전도도 계측기가 고장나는 경우에는 지정된 운전시간으로 운영하게 된다. 만일, 유입수의 농도가 매우 낮은 경우에는 전기전도도의 하한값을 이용하여 공정을 운영할 수도 있다. When the wastewater flows into the electrooxidation process unit 80, the pH is measured, adjusted to an appropriate pH range, and electricity is removed to remove cyanide and organic substances. Since the conductivity decreases as the operation time elapses, the change rate is calculated according to Equation 1 at regular intervals. If the rate of change of electric conductivity is within the setting range, check the pH and continue operation if the value of pH is within the appropriate range, and operate after adjusting the pH if it exceeds the range, but stop the operation if the pH is within the proper range. Transfer the treated water to the treatment tank or process. If the conductivity meter fails, it will be operated for the designated operating time. If the concentration of influent is very low, the process may be operated using the lower limit of the conductivity.

<생산관리시스템><Production Management System>

기존의 시설들은 통합된 운영주체 없이 운영자의 경험에 의존하여 제각기 상이한 조건에서 운영되고 있어, 처리비용이 지속적으로 증가하고 있는 문제가 있다. 이러한 문제를 극복하고 시설물의 설치 및 운영 관리에 있어 효율성을 개선하며, 비용절감 효과를 거두기 위한 방안으로 생산관리시스템을 도입할 필요가 있다. 생산관리시스템이 도입되면 사용자들은 언제, 어디서나 설비의 공정을 감시하거나 제어가 가능하며, 여러 현장들을 통합하여 관리할 수 있을 뿐만 아니라, 설비이력관리와 그룹웨어 구현을 통해 업무의 효율성이 증대되고 지역적, 시간적인 한계를 극복하여 신속한 업무처리와 생산성을 높일 수 있다. 생산관리시스템을 도입함으로써 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.Existing facilities are operated under different conditions depending on the operator's experience without an integrated operator, and thus the processing cost is continuously increasing. It is necessary to introduce a production management system to overcome these problems, improve efficiency in the installation and operation management of facilities, and achieve cost reduction effects. When the production management system is introduced, users can monitor or control the process of the facility anytime, anywhere, and can manage multiple sites by integrating them.In addition, the work efficiency can be increased through facility history management and groupware, and local, Overcoming time limits can speed up work and increase productivity. By introducing the production management system, the following effects can be expected.

- 통합센터에서의 단위 처리장 통합 감시제어가능 -Integrated monitoring and control of the unit treatment plant in the integration center

- 전체 처리장 무인화 또는 야간 무인화 등 합리적인 인력 운용이 가능 -Reasonable manpower operation such as unmanned whole plant or night unmanned

- 관리체계의 일원화 및 전문화로 안정적인 처리성능 확보 -Secure processing performance through unification and specialization of management system

- 운영자들 간의 협업 및 정보 공유로 업무 효율성 및 생산성 향상 -Increase work efficiency and productivity through collaboration and information sharing between operators

- 유지보수 및 설비관리의 효율화로 유지보수 비용 절감 및 설비 수명 연장 -Maintenance cost reduction and facility life extension by efficient maintenance and facility management

- 시간, 공간의 제약을 극복한 편리한 작업 운영 -Convenient operation that overcomes time and space constraints

본 발명의 실시예에 따른 생산관리시스템은 크게 온라인 측정부와 모니터링부, 제어부로 구분할 수 있다. 온라인 측정부는 각 반응조내 상태를 실시간으로 측정하는 부분으로 각종 유량계와 온도, pH, 전기전도도압력, 수위계 등으로 구성된다. 온라인 수질계측기에서 측정된 Data는 실시간으로 모니터링부로 전송되어 운영자에게 반응조의 상태정보를 제공하게 된다. 운영자는 실시간으로 제공되는 상태정보와 과거정보를 이용하여 제어부를 통해 운영인자 값을 설정하여 반응조를 제어하게 된다. 이러한 생산관리시스템이 도입됨에 따라 운영시설은 자동으로 운영되면서도, 처리효율은 향상시키고 유지관리비용은 절감하며, 비료의 생산성은 증가시키게 될 것으로 기대된다.Production management system according to an embodiment of the present invention can be largely divided into an online measuring unit, a monitoring unit, a control unit. The online measuring unit is a part that measures the state in each reactor in real time and is composed of various flow meters, temperature, pH, conductivity pressure, and water level meter. Data measured by the on-line water quality meter is transmitted to the monitoring unit in real time to provide the status information of the reactor to the operator. The operator controls the reactor by setting the operating factor value through the control unit using the state information and historical information provided in real time. The introduction of this production management system is expected to improve the efficiency of treatment, reduce maintenance costs, and increase fertilizer productivity, while operating facilities are automatically operated.

생산관리시스템은 대상시설에 대한 감시, 제어 및 계측 신호의 데이터 전송체계를 수립하고 생산관리 기능을 가진 시스템으로 대상설비에 대하여 Real Time Monitoring & Control, 점검, 조정 등의 역할을 수행한다. 본발명의 실시예에 따른 생산관리시스템은 크게 CS, DBS, OS, 시설물 관리 서버로 구성된다. CS(Communication Server)는 생산관리시스템 내 통신 및 네트워크 관리의 중심으로서 전체 대상 시설의 운전 및 운영에 따른 관련 정보를 실시간으로 송수신하며, 통신 상태를 관리한다. The production management system establishes the data transmission system for the monitoring, control, and measurement signals of the target facility, and is a system with the production management function that performs real time monitoring & control, inspection, and adjustment of the target facility. Production management system according to an embodiment of the present invention is largely composed of CS, DBS, OS, facility management server. CS (Communication Server) is the center of communication and network management in the production management system, and sends and receives related information related to the operation and operation of the entire target facility in real time, and manages the communication status.

DBS는 생산관리시스템내 데이터 관리의 중심으로서 대상시설에서 발생된 모든 운전 및 운영관련 정보를 실시간으로 수집하여 저장 관리하며, 저장된 정보를 각종 분석에 활용되는 기초정보와 함께 실시간 또는 운영자 요청에 따라 제공하는 역할을 수행한다. DBS is the center of data management in the production management system. It collects and manages all operation and operation related information generated in the target facility in real time, and provides the stored information along with basic information used for various analysis in real time or upon request of the operator. It plays a role.

OS는 생산관리시스템내 Human Machine Interface의 중심으로서 모든 대상 시설의 운전 상태를 실시간으로 감시하며, 저장된 Real Time Data와 Historical Data를 통해 운영 상태를 분석한다. The OS is the center of the human machine interface in the production management system. It monitors the operation status of all target facilities in real time and analyzes the operation status through the stored real time data and historical data.

시설물 관리 서버는 CS 및 DBS와 연계하여 시설물관리 및 운영정보관리에 필요한 각종 데이터를 획득하여 실시간 또는 운영자 요청에 따라 분석하고 분석한 결과를 OS를 통해 제공한다.The facility management server acquires various data necessary for facility management and operation information management in connection with CS and DBS, and analyzes and analyzes them according to real-time or operator requests through the OS.

(가) Control station(A) Control station

생산관리시스템에서는 다양한 형태의 현장에 적용할 수 있는 유연한 시스템으로 이중화 구성은 물론 다양한 통신기능을 구비하여 증설 및 확장이 용이하고 기능보강, 이기종과의 통신, 유지보수를 위하여 표준화된 프로토콜이 적용된다. 또한 각종 계측기, UPS, 디지털 배전반과의 통신을 위한 직렬통신의 Interface Module을 구비한다. In the production management system, it is a flexible system that can be applied to various types of sites, and it is easy to expand and expand by providing not only a redundant configuration but also various communication functions. . In addition, it is equipped with an interface module of serial communication for communication with various measuring instruments, UPS, and digital switchboard.

(나) HMI 솔루션(B) HMI solution

생산관리시스템에 적용되는 HMI 솔루션은 광범위한 지역의 대상설비에 대하여 Real Time Monitoring & Control, 점검, 조정 등의 조작이 가능하고 다양한 설비와의 유연한 통합을 위해 국제 표준규격에 의하여 제작된 개방형 시스템(Open Architecture)으로써 새로운 H/W, S/W 출시에도 모델변경 없이 수용될 수 있는 구조이다. 또한 HMI는 통합 감시제어 및 원활한 운영을 위하여 운영실 이외의 곳에서도 대상 시설의 모든 Tag point를 감시하고 제어할 수 있는 기능이 구비되고 설정된 범위내에서 대상 시설의 운영관련 정보를 실시간 또는 사용자 요청에 따라 제공할 수 있다.The HMI solution applied to the production management system is capable of real time monitoring and control, inspection and adjustment of target facilities in a wide range of regions, and is an open system manufactured according to international standards for flexible integration with various facilities. Architecture) is a structure that can be accommodated without changing the model even for new H / W and S / W release. In addition, HMI is equipped with a function to monitor and control all tag points of the target facility outside the operating room for integrated monitoring control and smooth operation. Can provide.

(다) Communication Server용 통신 솔루션(C) Communication solution for Communication Server

Communication Server는 생산관리시스템의 통신 및 네트워크 관리의 중심으로서 대상 시설의 운전 및 운영에 따른 관련 정보를 실시간으로 송수신하며, 통신 상태를 관리하는 역할을 수행하는 설비로서 그 중요도가 매우 크기 때문에 어떠한 장애 상황에서도 데이터가 소실되는 경우가 없어야만 한다. 이를 위해 각 시스템간의 원활한 네트워크 통신에 필요한 제반 프로그램이 필요하며, 이 통신 관리 솔루션에는 다양한 기종의 통합을 위한 통신 인터페이스 기능, 감시 제어 시스템간의 데이터 동기화 기능, 유연한 확장성, 통신 단절시에도 데이터 소실이 없도록 하는 Data Logger 기능, 데이터 백업 및 복구 기능 등을 구비하고 있다.Communication Server is the center of communication and network management of production management system. It is a facility that sends and receives related information according to operation and operation of target facility in real time and manages communication status. There should be no data loss. To this end, various programs necessary for smooth network communication between systems are required, and this communication management solution provides communication interface function for integration of various models, data synchronization function between monitoring and control systems, flexible scalability, and data loss even when communication is lost. Data Logger function, data backup and recovery function, etc. are provided.

(라) 시설물 관리 솔루션(D) Facility management solutions

광범위한 지역에 분산 설치된 다양한 대상 설비들을 효율적으로 관리하기 위한 솔루션이다. 시설물 관리 솔루션은 각 처리시설의 시설관리 및 진단을 통하여 설비의 노후화 및 장애로 인한 피해를 최소화하기 위한 기능이 요구된다. 시설물관리 솔루션은 시설별 설치 관련 자료, 유지보수 및 경보이력, 주요구성자재, 소모품, 예비품등의 관리시스템이 시설물 관리시스템의 주요 요소가 되며, 이들에 대한 각 정보를 데이터베이스화하고 HMI로부터 가동시간 및 고장시간 등의 실시간 정보를 수집하여 수집된 정보를 바탕으로 각 설비별 상태진단을 시행함으로써, 노후화로 인하여 발생할 수 있는 문제를 사전에 예방하는 기능을 수행해야 한다. 또한 시설물 관리 솔루션은 소모품 및 예비품에 대한 관리를 포함하여 원격지에서 사전에 등록되어 있는 운영자에 한하여 시스템의 사용이 가능하도록 해야 한다.It is a solution to efficiently manage various target facilities distributed in a wide area. Facility management solutions require functions to minimize damage due to aging and failure of facilities through facility management and diagnosis of each treatment facility. Facility management solution is the management system such as installation related data, maintenance and alarm history, major components, consumables and spare parts for each facility, which is the main element of facility management system. Real-time information such as failure time is collected and the status diagnosis for each facility is performed on the basis of the collected information to prevent the problems that may occur due to aging. Facility management solutions should also enable the use of the system by remotely registered operators, including the management of consumables and spare parts.

(마) 자동운전을 위한 주요설비 (E) Main facilities for automatic operation

본 발명의 실시예는 앞서 언급한 바와 같이, 크게 전기투석공정부(10)와, 전해추출공정부(20), NF 여과공정부(70), 전기산화공정부(80)로 구성된다. 핵심공정인 전기투석공정부(10)의 전단에서는 유입수의 전기전도도와 pH를 측정하고 처리수와 농축수, 전극액의 전기전도도를 실시간으로 측정하여 운전전압과 운전시간을 결정하는데 활용한다. 전해추출공정부(20)와, NF 여과공정부(70)와, 전기산화공정부(80)에서는 반응조내 전기전도도와 pH를 측정하여 반응조내의 운전시간을 결정하는데 활용한다. 특히 NF 여과공정부(70)에는 압력계(73)가 설치되어 있어 막 오염을 판단해 막의 세정시기를 자동으로 결정할 수 있다. 이외에도 시설물관리를 위하여 중금속 회수 및 재고관리, 예산 관리, 이상발생시 통보 기능 등을 제공한다.As mentioned above, the embodiment of the present invention is composed of the electrodialysis process unit 10, the electrolytic extraction process unit 20, the NF filtration process unit 70, the electro-oxidation process unit 80. At the front end of the electrodialysis process unit 10, which is a core process, the electrical conductivity and pH of the influent are measured, and the electrical conductivity of the treated water, the concentrated water and the electrode solution is measured in real time and used to determine the operating voltage and the operating time. The electrolytic extraction process unit 20, the NF filtration process unit 70, and the electro-oxidation process unit 80 are used to determine the operating time in the reaction tank by measuring the electrical conductivity and pH in the reaction tank. In particular, the NF filtration process unit 70 is provided with a pressure gauge 73, it is possible to determine the cleaning time of the membrane by determining the membrane contamination. In addition, for facility management, heavy metal recovery and inventory management, budget management, and notification of abnormalities are provided.

본 발명의 실시예에 따른 생산관리시스템은 반응조에서 원격으로 취득한 데이터 또는 사용자가 입력한 데이터를 DB에 저장하고 이 데이터를 기반으로 Data 표시 기능을 이용하여 데이터를 표준화 하였다. The production management system according to the embodiment of the present invention stores data acquired remotely from a reactor or data input by a user in a DB, and standardizes data using a data display function based on the data.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 생산관리시스템 프로그램 블록도를 도시한 것이다. 도 13 ①의 구조와 같이 데이터를 구조화하여 사용자가 선택한 DB 필드들을 취합한 후 필드들간의 연산식(Formula)을 구성한다. Data 표시 기능을 사용하여 사용자는 새로운 형태의 Variable(DB필드)을 생성할 수 있고 이는 Variable Factory(②)에서 생성되게 되며, 생성된 Variable(DB필드)은 HMI Designer(Dashboard Designer, ③)를 통하여 사용자가 직접 화면을 디자인할 수 있게 되어 사용자가 HMI Designer(Dashboard Designer)를 통하여 생성한 화면은 ④를 통하여 최종 표현되었다. 생산관리시스템은 크게 아래와 같은 기능을 구비하고 있다.13 is a block diagram of a production management system program according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 13 ①, data is structured to collect DB fields selected by a user, and then a formula is formed between the fields. Using the data display function, the user can create a new type of variable (DB field), which is created in the Variable Factory (②), and the created Variable (DB field) can be created through HMI Designer (Dashboard Designer, ③). The user can design the screen directly, and the screen created by the user through HMI Designer (Dashboard Designer) is finally expressed through ④. The production management system has the following functions.

(1) Data Standardization & Variable Expression : 이기종(heterogeneous)의 데이터를 생성하고 표현하는 기능(1) Data Standardization & Variable Expression: Function to generate and express heterogeneous data

(2) Dashboard Designer : 데이터를 사용자가 제공된 도구를 이용해서 화면상에 표현하는 기능(2) Dashboard Designer: A function that displays data on the screen by using the tool provided by the user.

(3) Report Designer : 사용자가 원하는 형태의 Report를 제공한 도구를 이용하여 문서를 작성하고 출력하는 기능(3) Report Designer: Creates and prints a document by using a tool that provides a report in the form desired by the user.

1) Data Standardization & Variable Expression1) Data Standardization & Variable Expression

본 발명의 실시예에 따른 생산관리시스템은 여러 형태의 이기종(heterogeneous) 데이터들을 취합하고 이를 변환하여 표현한다. 생산관리시스템의 특성상 서로 다른 성격의 이기종(heterogeneous) 데이터가 많은 관계로, 취득한 데이터를 사용자가 직접 다른 형태로 변환 하여 표현 할 수 있도록 하는 데이터 표준화(Data Standardization) 기술이 적용된다. 데이터 표준화(Data Standardization)는 Database(이하 DB라 칭함)에 미리 정의된 필드형(Field Type)을 기준으로 별도의 연산(Calculation) 과정을 거친 후 새로운 의미의 데이터로 표현되는데, 이는 변수표현(Variable Expression) 기술로 사용자가 여러 필드들을 조합하여 미리 정의 된 연산 규칙을 입력함으로써 가능하도록 프로그래밍 된다. 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 표준화방법의 블록도를 도시한 것이다. The production management system according to the embodiment of the present invention collects heterogeneous data of various types, converts them, and expresses them. Due to the nature of the production management system, there are many heterogeneous data of different characteristics, and data standardization technology is applied to allow the user to directly convert the acquired data into other forms. Data standardization is expressed as new meaning data after a separate calculation process based on a field type predefined in a database (hereinafter referred to as DB). This is a variable expression. Expression) technology allows the user to combine multiple fields and input predefined arithmetic rules. 14 is a block diagram of a data normalization method according to an embodiment of the present invention.

도 14에 도시된 바와 같이, 기 취득한 데이터를 DB에 저장하고, 저장되어 있는 DB의 필드들을 Variable Expression Editor를 이용하여 수식을 입력하면 새로운 형태의 필드를 생성 할 수 있어 사용자는 새로운 형태의 데이터 필드를 생성하여 데이터를 분석하고 관리 할 수 있고, 또한 새로 생성된 형태의 데이터 필드의 수식 데이터는 별도로 저장 관리 할 수 있기 때문에 사용자가 원하는 시점에 적용이 가능하다.As shown in FIG. 14, when the previously acquired data is stored in a DB and a formula is input to the stored DB fields using the Variable Expression Editor, a new type field can be generated, and the user can create a new data field. The data can be analyzed and managed by creating the data, and the formula data of the newly created data field can be stored and managed separately.

2) Dashboard Designer2) Dashboard Designer

본 발명의 실시예에 따른 생산관리시스템은 개발 단계에서 앞서 언급한 Data Standardization 기술과 더불어 사용자가 원하는 형태의 데이터를 표현 하도록 Dashboard Designer 기술이 적용된다. Dashboard Designer는 수치화된 데이터를 사용자가 직접 화면(Screen Page)상에 쉽게 표현할 수 있도록 하는 기술로 여러 형태의 이기종(heterogeneous) 데이터를 효율적으로 표현할 수 있다. 또한 별도의 필터링(Filter, Master DB, Data Merge등) 기능을 설정할 수 있어 데이터 표현을 유연하게 할 수 있다. In the production management system according to an embodiment of the present invention, in addition to the aforementioned Data Standardization technology, the Dashboard Designer technology is applied to represent data of a desired form in the development stage. Dashboard Designer is a technology that allows users to easily display digitized data directly on a screen page, and can efficiently represent heterogeneous data in various forms. In addition, separate filtering (Filter, Master DB, Data Merge, etc.) can be set, which makes the data representation flexible.

3) Report Designer3) Report Designer

Report Designer는 보완된 생산관리시스템의 데이터 Report 기능으로 사용자가 원하는 형태로 데이터를 Reporting 및 Printing 할 수 있다. Report 기능은 Report Designer에서 제공하는 도구들을 사용하여 간단히 문서가 완성되며 이를 바로 Printing할 수 있도록 구축된다.Report Designer is a data report function of the production management system that can be used to report and print data in the form desired by the user. The Report function is built so that documents can be simply completed and printed immediately using the tools provided by Report Designer.

4) Watch dog4) Watch dog

기존 Communication의 경우, PLC측에서 통신 이상이 감지되어 비정상일 경우, PLC의 일방적 단절은 생산관리시스템에서의 제어혼란을 발생시킬 수 있어 시스템의 안정성을 저하시킬 수 있었다. 이에 따라 상호간의 통신이상을 각각 감지하여 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있도록 방식을 적용하였다. 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 Watch dog의 블록도를 도시한 것이다. In the case of the existing communication, if a communication error is detected on the PLC side and is abnormal, the unilateral disconnection of the PLC may cause control confusion in the production management system, thereby reducing the stability of the system. Accordingly, the method is applied to improve the stability of the system by detecting each communication error. 15 is a block diagram of a watch dog according to an embodiment of the present invention.

생산관리시스템에서 1 의 숫자를 PLC에 보면 PLC에서는 +1을 더한 후 2를 만들어 생산관리시스템으로 되돌려 주는 방식을 적용한다. 이로 인하여 각각의 시스템은 상호간의 통신상태와 이상상태를 파악할 수 있어 운영자의 편의성이 크게 향상되게 된다. 또한 각 Control Loop 별로 Watchdog 기능이 삽입되어 있어 각 Control Loop별 개별 자동운전이 가능하게 함으로서 문제점이 발생되는 Loop만 조치가 완료되기까지 PLC에서 의한 자동운전으로 전환되도록 시스이 개발되어 시스템 중단을 최소화할 수 있도록 구성된다In the production management system, if you see the number of 1 in the PLC, the PLC adds +1 and makes 2 to return to the production management system. Due to this, each system can grasp the communication status and abnormal status between each other, greatly improving the convenience of the operator. In addition, the watchdog function is inserted in each control loop to enable individual automatic operation for each control loop, so that the system is developed so that only the loop in which the problem occurs is converted to automatic operation by the PLC until the action is completed. Is configured to

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.In addition, the above-described apparatus and method may not be limitedly applied to the configuration and method of the above-described embodiments, but the embodiments may be selectively combined in whole or in part in each of the embodiments so that various modifications may be made. It may be configured.

1:폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템
2:유입수 전기전도도 측정부
3:유입수 pH측정부
10:전기투석공정부
11:처리수조
12:처리수조 전기전도도 측정부
13:농축수조
14:농축수조 전기전도도 측정부
15:전극액조
16:전극액조 전기전도도 측정부
20:전해추출공정부
21:전해추출공정부 전기전도도 측정부
22:전해추출공정부 pH측정부
30:#1 전해추출공정부
31:#1전해추출공정부 전기전도도 측정부
32:#1전해추출공정부 pH측정부
40:#2전해추출공정부
41:#2전해추출공정부 전기전도도 측정부
42:#2전해추출공정부 pH측정부
50:#n전해추출공정부
51:#n전해추출공정부 전기전도도 측정부
52:#n전해추출공정부 pH측정부
61:처리수 전기전도도 측정부
62:처리수 pH측정부
70:NF 여과공정부
71:여과공정부 전기전도도 측정부
72:여과공정부 pH측정부
73:압력계
80:전기산화공정부
81:전기산화공정부 전기전도도 측정부
82:전기산화공정부 pH측정부
1: Selective ion separation system to remove heavy metals in wastewater
2: influent electrical conductivity measurement unit
3: influent pH measurement unit
10: electrodialysis process
11: Treatment tank
12: Treatment tank electric conductivity measuring unit
13: concentrated water tank
14: Concentration tank electrical conductivity measuring unit
15: electrode bath
16: Electrode solution conductivity measurement unit
20: electrolytic extraction process
21: electrolytic extraction process electrical conductivity measurement unit
22: electrolytic extraction process pH measurement unit
30: # 1 Electrolytic Extraction Process
31: # 1 Electrolytic Extraction Process Electrical Conductivity Measurement Unit
32: # 1 electrolytic extraction process pH measurement unit
40: # 2 electrolytic extraction process
41: # 2 Electrolytic Extraction Process Part Conductivity Measurement Part
42: # 2 electrolytic extraction process pH measurement unit
50: #nelectrolytic extraction process
51: #nElectroconductivity Extraction Process Electrical Conductivity Measurement Unit
52: #nElectrolysis Extraction Process pH Measuring Unit
61: treated water conductivity measurement unit
62: treated water pH measurement unit
70: NF filtration process part
71: Filtration process electrical conductivity measurement unit
72: filtration process pH measurement unit
73: pressure gauge
80: electrooxidation process
81: electrical conductivity measuring unit electrical conductivity measuring unit
82: pH measurement part of the electrooxidation process part

Claims (18)

폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템에 있어서,
폐수가 유입되며, 유입된 폐수를 전기투석하여 중금속이 함유된 농축수와 시안화물을 포함한 처리수로 분리하여 배출시키는 전기투석공정부;
상기 농축수가 유입되어, 전해추출을 통해 중금속을 회수하는 전해추출공정부;
상기 전기투석공정부에서 배출된 처리수와, 상기 전해추출공정부에서 배출된 처리수가 유입되어 NF막여과를 통해 중금속을 제거한 처리수와 중금속이 농축된 농축수를 배출시키는 NF 여과공정부; 및
상기 NF 여과공정부의 처리수가 유입되어, 전기산화공정부에서는 NF 여과공정부의 처리수 내 존재하는 시안화합물과 유기물을 산화시켜 제거하는 전기산화공정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템.
In a selective ion separation system for removing heavy metals in wastewater,
An electrodialysis process unit for introducing wastewater into the wastewater by electrodialysis to separate the discharged wastewater into concentrated water and treated water including cyanide;
The concentrated water is introduced, the electrolytic extraction process unit for recovering heavy metals through electrolytic extraction;
An NF filtration process unit for discharging the treated water discharged from the electrodialysis process unit and the treated water discharged from the electrolytic extraction process unit to remove the treated water and the concentrated water concentrated heavy metals through NF membrane filtration; And
The treatment water of the NF filtration process unit flows in, the electro-oxidation process unit is an electrooxidation process unit for oxidizing and removing the cyan compound and organic matter present in the treated water of the NF filtration process unit; Selective ion separation system.
제 1항에 있어서,
상기 전기투석공정부의 전단에 구비되어 부유물질을 제거하는 부유물질 제거공정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템.
The method of claim 1,
Selective ion separation system for removing heavy metals in the waste water, characterized in that it further comprises a suspended solids removal process unit provided in the front end of the electrodialysis process unit to remove the suspended substances.
제 2항에 있어서,
상기 전기투석공정부는 처리수조, 농축수조, 전극액조를 포함하며, 전기투석공정부에서 사용되는 전극액 내에는 운전시간이 경과됨에 따라 중금속의 농도가 증가하게 되므로 일정시간 경과 후 농축수와 함께 전해추출공정부으로 이송되는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템.
The method of claim 2,
The electrodialysis process unit includes a treatment tank, a concentration tank, and an electrode solution tank, and the concentration of heavy metals increases as the operation time passes in the electrode solution used in the electrodialysis process unit, and thus, electrolyzed together with the concentrated water after a certain time. Selective ion separation system for removing heavy metals in the waste water, characterized in that the transfer to the extraction process.
제 3항에 있어서,
상기 전해추출공정부는 중금속의 종류에 따라 직렬로 다단 연결되는 복수로 구성되며, 중금속이 함유된 농축수와 전극액 내에 존재하는 중금속을 회수하기 위해, 회수하고자 하는 중금속의 종류에 따라 pH와 인가 전압의 조정을 통해 중금속을 회수하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템.
The method of claim 3, wherein
The electrolytic extraction process is composed of a plurality of stages connected in series according to the type of heavy metal, in order to recover the heavy metal containing the concentrated water and heavy metal in the electrode solution, depending on the type of heavy metal to be recovered depending on the pH and applied voltage Selective ion separation system for removing heavy metals in the wastewater, characterized in that to recover the heavy metals through the adjustment of.
제 4항에 있어서,
상기 NF 여과공정부는 상기 전기투석공정부의 처리수와 상기 전해추출공정부의 처리수가 유입되어, 양이온인 중금속을 제거한 처리수는 상기 전기산화공정부로 이송되고, 중금속이 농축된 농축수는 전기투석공정부 전단의 유입부의 폐수와 혼합되어 상기 전기투석공정부로 재유입되는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템.
The method of claim 4, wherein
The NF filtration process part is treated water of the electrodialysis process unit and the treated water of the electrolytic extraction process unit flows in, the treated water removing the heavy metal as a cation is transferred to the electrooxidation process unit, the concentrated water concentrated heavy metal is electrodialysis process unit Selective ion separation system for removing heavy metals in the waste water, characterized in that mixed with the waste water of the inlet of the front end is reintroduced to the electrodialysis process.
제 5항에 있어서,
상기 전기산화공정부는 상기 NF 여과공정부의 처리수 내 존재하는 시안화합물과 유기물을 산화시켜 제거하며, 상기 전기산화공정부에서 생산되는 차아염소산은 상기 NF 여과공정부의 NF 여과막을 세정하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템.
The method of claim 5,
The electrooxidation process unit oxidizes and removes cyanide compounds and organics present in the treated water of the NF filtration process unit, hypochlorous acid produced in the electrooxidation process unit is used to clean the NF filtration membrane of the NF filtration process unit. Selective ion separation system for removing heavy metals in wastewater.
제 5항에 있어서,
상기 전기투석공정부로 유입되는 폐수의 전기전도도를 측정하는 유입수 전기전도도 측정부와, 상기 폐수의 pH를 측정하는 유입수 pH측정부와, 상기 처리수조 내의 전기전도도를 측정하는 처리수조 전기전도도 측정부와, 상기 농축수조 내의 전기전도도를 측정하는 농축수조 전기전도도 측정부와, 상기 전극액조 내의 전기전도도를 측정하는 전극액조 전기전도도 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템.
The method of claim 5,
An influent electric conductivity measuring unit for measuring the electrical conductivity of the wastewater flowing into the electrodialysis process unit, an influent pH measuring unit for measuring the pH of the wastewater, and a treatment tank electric conductivity measuring unit for measuring the electrical conductivity in the treatment tank; Selective ion separation system for removing heavy metals in the wastewater, characterized in that the electrical conductivity measuring unit for measuring the electrical conductivity in the concentration tank, and the electrode liquid conductivity measuring unit for measuring the electrical conductivity in the electrode solution tank .
제 7항에 있어서,
상기 유입수 전기전도도 측정부와, 상기 유입수 pH측정부와, 상기 처리수조 전기전도도 측정부와 상기 농축수조 전기전도도 측정부와, 상기 전극액조 전기전도도 측정부에서 측정된 값을 기반으로 전기전도도 변화율을 산출하며, 상기 전기전도도 변화율을 기반으로 상기 전기투석공정부의 운전전압을 조절하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템.
The method of claim 7, wherein
The electrical conductivity change rate is based on the measured values of the inflow water conductivity measuring unit, the inflow water pH measuring unit, the treated tank electric conductivity measuring unit, the concentrated tank electric conductivity measuring unit, and the electrode solution bath electrical conductivity measuring unit. Selective ion separation system for removing heavy metals in the wastewater, characterized in that for calculating and adjusting the operating voltage of the electrodialysis process unit based on the electrical conductivity change rate.
제 8항에 있어서,
상기 전해추출공정부의 반응조 내의 pH를 측정하는 전해추출공정부 pH측정부와, 상기 전해추출공정부의 반응조 내의 전기전도도를 측정하는 전해추출공정부 전기전도도 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템.
The method of claim 8,
The heavy metal in the wastewater, characterized in that it further comprises an electrolytic extraction process pH measuring unit for measuring the pH in the reaction tank of the electrolytic extraction process unit, and an electrolytic extraction process unit electrical conductivity measuring unit for measuring the electrical conductivity in the reaction tank of the electrolytic extraction process unit. Selective ion separation system to remove the.
제 9항에 있어서,
상기 전해추출공정부 전기전도도 측정부의 측정값을 기반으로 전기전도도 변화율을 산출하며 전기전도도 변화율을 이용하여 반응조내의 운전시간을 결정하며, 농축수가 유입되면 전해추출공정부 pH측정부를 통해 pH를 측정하여 적정 pH 범위로 조정하고 전기를 인가하여 중금속을 회수하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템.
The method of claim 9,
The electrical conductivity change rate is calculated based on the measured value of the electrical conductivity measurement unit of the electrolytic extraction process, and the operating time in the reaction tank is determined using the electrical conductivity change rate.When the concentrated water is introduced, the pH is measured by the pH measuring unit of the electrolytic extraction process. Selective ion separation system for removing heavy metals in the waste water, characterized in that to recover the heavy metals by adjusting to an appropriate pH range and applying electricity.
제 10항에 있어서,
상기 NF 여과공정부의 반응조 내의 pH를 측정하는 NF 여과공정부 pH측정부와, 상기 NF 여과공정부의 반응조 내의 전기전도도를 측정하는 NF 여과공정부 전기전도도 측정부와, 반응조 내의 압력을 측정하는 압력계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템.
The method of claim 10,
NF filtration process unit pH measurement unit for measuring the pH in the reaction tank of the NF filtration process unit, NF filtration process unit electrical conductivity measurement unit for measuring the electrical conductivity in the reaction tank of the NF filtration process unit, and a pressure gauge for measuring the pressure in the reaction tank Selective ion separation system for removing heavy metals in the wastewater, characterized in that it further comprises.
제 11항에 있어서,
상기 NF 여과공정부 전기전도도 측정부의 측정값을 기반으로 전기전도도 변화율을 산출하며 전기전도도 변화율을 이용하여 반응조 내의 운전시간을 결정하며, NF 여과공정부 pH측정부를 통해 pH를 측정하여 적정 pH 범위로 조정하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템.
The method of claim 11,
The electrical conductivity change rate is calculated based on the measured value of the electrical conductivity measurement unit of the NF filtration process unit, and the operating time in the reaction tank is determined using the electrical conductivity change rate, and the pH is measured through the pH measurement unit of the NF filtration process unit to obtain a proper pH range. Selective ion separation system to remove heavy metals in the wastewater, characterized in that the adjustment.
제 12항에 있어서,
상기 전기산화공정부의 반응조 내의 pH를 측정하는 전기산화공정부 pH측정부와, 상기 전기산화공정부의 반응조 내의 전기전도도를 측정하는 전기산화공정부 전기전도도 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템.
The method of claim 12,
The heavy metal in the wastewater, characterized in that it further comprises an electrooxidation process pH measurement unit for measuring the pH in the reaction tank of the electrooxidation process unit, and an electrical conductivity measurement unit for measuring the electrical conductivity in the reaction tank of the electrooxidation process unit. Selective ion separation system to remove the.
제 13항에 있어서,
상기 전기산화공정부 전기전도도 측정부의 측정값을 기반으로 전기전도도 변화율을 산출하며, 전기전도도 변화율을 이용하여 반응조 내의 운전시간을 결정하며, 전기산화공정부로 처리수가 유입되면 pH를 측정하여 적정 pH 범위로 조정하고 전기를 인가하여 시안과 유기물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템.
The method of claim 13,
The electrical conductivity change rate is calculated based on the measured value of the electrical conductivity measuring unit of the electrooxidation process, the operating time in the reaction vessel is determined using the change in electrical conductivity, and the pH is measured by measuring the pH when the treated water flows into the electrooxidation process unit. Selective ion separation system for removing heavy metals in the waste water, characterized in that the cyan and the organic material is removed by adjusting the power supply.
제 8항에 따른 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템의 전기투석공정의 제어방법에 있어서,
상기 유입수 pH측정부를 통해 측정된 폐수의 pH가 설정된 적정범위 내인지를 측정하고, 상기 적정범위 내가 아닌 경우 적정범위가 되도록 pH를 조절하는 단계;
처리수조 내의 전기전도도 변화율이 설정 범위 이내이면 농축수조 내의 전기전도도 변화율이 설정 범위인지 확인하고 범위 이내이면 전극액조 내의 전기전도도 변화율이 설정 범위 이내인지 확인하는 단계;
처리수조, 농축수조, 전극액조의 전극액 전기전도도 변화율이 설정범위 이내이면 인가 전압을 승압하여 운전하는 단계; 및
시간이 경과됨에 따라 전기전도도 변화율이 감소하게 되어 설정 범위 이내로 감소하면 인가 전압을 유지하거나, 감소하여 운전하고, 최종적으로 운전 전압이 최초의 인가 전압에 도달하면 운전을 중지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템의 제어방법.
In the control method of the electrodialysis process of the selective ion separation system for removing heavy metals in the waste water according to claim 8,
Measuring whether the pH of the wastewater measured by the influent pH measuring unit is within a predetermined range, and adjusting the pH so that the pH is within a proper range;
If the rate of change of conductivity in the treatment tank is within the setting range, checking whether the rate of change of conductivity in the concentration bath is within the setting range and checking whether the rate of change of conductivity in the electrode solution tank is within the setting range;
If the rate of change of the electrode liquid electrical conductivity of the treatment tank, the concentration tank, and the electrode solution tank is within the setting range, driving the voltage by increasing the applied voltage; And
A change rate of the conductivity decreases as time passes, and if the electric conductivity change rate decreases within a predetermined range, maintaining or decreasing the applied voltage and finally stopping the operation when the operating voltage reaches the initial applied voltage. Control method of selective ion separation system for removing heavy metals in the wastewater.
제 10항에 따른 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템의 전해추출공정의 제어방법에 있어서,
전기전도도의 변화율이 설정범위 이내이면, pH를 확인하는 제1단계;
상기 pH의 값이 적정 범위 이내이면 운전을 지속하고 적정 범위를 초과하는 경우에는 pH를 조정한 후 운전하는 제2단계;
pH가 적정 범위 이내이면 운전을 중지하고 후속 전해추출공정으로 처리수를 이동시키는 제3단계; 및
모든 전해추출공정에 대하여 상기 제1 내지 제3단계를 진행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템의 제어방법.
In the control method of the electrolytic extraction process of the selective ion separation system for removing heavy metals in the waste water according to claim 10,
A first step of checking pH when the rate of change of electrical conductivity is within a set range;
A second step of continuing the operation if the value of the pH is within an appropriate range and operating after adjusting the pH if the pH is exceeded;
a third step of stopping the operation if the pH is within an appropriate range and moving the treated water to a subsequent electrolytic extraction process; And
And performing the first to third steps with respect to all the electrolytic extraction processes. The control method of the selective ion separation system for removing heavy metals in the wastewater.
제 12항에 따른 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템의 NF 여과공정의 제어방법에 있어서,
전기전도도의 변화율이 설정범위 이내이면, pH를 확인하는 단계;
상기 pH의 값이 적정 범위 이내이면 운전을 지속하고 범위를 초과하는 경우에는 pH를 조정한 후 운전하는 단계; 및
상기 pH가 적정 범위 이내이면 운전을 중지하고 후속 전기산화공정부로 처리수를 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템의 제어방법.
In the control method of the NF filtration process of the selective ion separation system for removing heavy metals in the waste water according to claim 12,
If the rate of change of electrical conductivity is within a setting range, checking pH;
Continuing operation when the value of the pH is within an appropriate range, and operating after adjusting the pH when exceeding the range; And
Stopping the operation if the pH is within an appropriate range and moving the treated water to a subsequent electrooxidation process; control method of the selective ion separation system for removing heavy metals in the waste water.
제 14항에 따른 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템의 전기산화공정의 제어방법에 있어서,
전기전도도의 변화율이 설정범위 이내이면, pH를 확인하는 단계;
상기 pH의 값이 적정 범위 이내이면 운전을 지속하고 범위를 초과하는 경우에는 pH를 조정한 후 운전하는 단계; 및
상기 pH가 적정 범위 이내이면 운전을 중지하고 처리수를 처리수조 또는 재이용 공정으로 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수 내 중금속을 제거하기 위한 선택적 이온분리시스템의 제어방법.
A control method of an electrooxidation process of a selective ion separation system for removing heavy metals in wastewater according to claim 14,
If the rate of change of electrical conductivity is within a setting range, checking pH;
Continuing operation when the value of the pH is within an appropriate range, and operating after adjusting the pH when exceeding the range; And
Stopping the operation if the pH is within an appropriate range and moving the treated water to a treated water tank or a reuse process; control method of a selective ion separation system for removing heavy metals in waste water.
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